JP2003283015A - Lamp excited laser oscillator - Google Patents
Lamp excited laser oscillatorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、レーザ加
工、医学治療、照明や通信等で用いられるランプ励起式
のレーザ発振器に関し、更に詳しく言えば、同励起式レ
ーザ発振器においてランプの長寿命化、高信頼性化を図
るための技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lamp-pumped laser oscillator used in, for example, laser processing, medical treatment, illumination, communication, etc. More specifically, the pumped-laser oscillator has a long lamp life. , For high reliability technology.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、レーザ媒質としてNd:YAGな
どの結晶を用いたランプ励起式レーザ発振器が、金属あ
るいは非金属材料の切断、溶接などを行うレーザ加工装
置に使用されている。一般的なランプ励起式レーザ発振
器では、そのレーザ媒質の側方から、クリプトンアーク
ランプなどの励起ランプの放電光を照射することによっ
て、レーザ媒質を励起している。このレーザ媒質の両端
部は機構的に保持されるため、レーザ媒質の励起長(励
起光で励起される部分の長さ)は、励起長は励起キャビ
ティもしくはハウジングの内側に位置する部分の長さに
応じて制限され、レーザ媒質の全長よりも短くなる。そ
して、励起ランプの放電長(電極間の放電が起る部分の
長さ)は、一般にこのレーザ媒質の励起長とほぼ等しく
なるように設計されている。2. Description of the Related Art In recent years, a lamp-excited laser oscillator using a crystal such as Nd: YAG as a laser medium has been used in a laser processing apparatus for cutting or welding a metal or a non-metal material. In a general lamp excitation laser oscillator, the laser medium is excited by irradiating the discharge light of an excitation lamp such as a krypton arc lamp from the side of the laser medium. Since both ends of this laser medium are mechanically held, the excitation length of the laser medium (the length of the portion excited by the excitation light) is the length of the portion located inside the excitation cavity or housing. Is shorter than the total length of the laser medium. The discharge length of the excitation lamp (the length of the portion where discharge occurs between the electrodes) is generally designed to be substantially equal to the excitation length of the laser medium.
【0003】一方、ランプ励起方式のレーザ発振器の発
振出力は、励起ランプの発光強度に依存しており、稼働
時間に応じて発光強度が低下してくると発振出力も徐々
に低下する。そのため、発振出力が2一定の限度、例え
ばランプの稼働開始時の発光強度の20%程度低下した
時点で、新しい励起ランプに交換することが通例となっ
ている。On the other hand, the oscillation output of the lamp excitation type laser oscillator depends on the emission intensity of the excitation lamp, and when the emission intensity decreases with the operating time, the oscillation output also gradually decreases. For this reason, it is customary to replace the oscillation output with a new excitation lamp when the oscillation output has decreased to a certain limit, for example, about 20% of the emission intensity at the start of lamp operation.
【0004】このような励起ランプの交換周期は一般的
にランプ寿命と呼ばれ、ランプ寿命が短ければ、当然、
交換頻度が増大し、メンテナンス時間や、ランニングコ
ストの増加などの問題が発生する。また、同一キャビテ
ィ内に複数のランプが存在する場合、互いの放射光によ
ってランプの劣化が加速され、破損などの原因となり、
寿命が短くなるなどの問題もあった。Such a replacement cycle of the excitation lamp is generally called a lamp life, and if the lamp life is short, naturally,
The frequency of replacement increases, causing problems such as maintenance time and running costs. Also, when there are multiple lamps in the same cavity, the radiated light from each other accelerates the deterioration of the lamps, causing damage.
There were also problems such as shortened life.
【0005】ところで、ランプ励起式レーザ発振器にお
いて、上記のようなランプの発光強度の低下が起こり、
励起ランプの交換が必要となる要因としては、(1)励
起ランプのチューブとして使用されている石英管の紫外
線吸収による変色、(2)放電によりイオン化した原子
や電子が激しく電極に衝突することによる電極材料自体
の劣化、(3)それに伴って電極から飛散した電極材料
が石英管内壁に付着すること(スパッタリング)による
石英管、特に電極近傍の変色を伴なう劣化、などがあげ
られる。By the way, in the lamp excitation type laser oscillator, the emission intensity of the lamp is lowered as described above,
The factors that necessitate exchanging the excitation lamp are (1) discoloration due to ultraviolet absorption of the quartz tube used as the tube of the excitation lamp, (2) violent collision of ionized atoms and electrons with the electrodes. Examples include deterioration of the electrode material itself, and (3) deterioration of the electrode material scattered from the electrode due to adhesion (sputtering) of the electrode material to the inner wall of the quartz tube, in particular, discoloration in the vicinity of the electrode.
【0006】これらの要因の中で、発光強度の低下に最
も大きな影響を与えているものは、前記(3)の電極材
料のスパッタリングによる石英管内壁への材料付着物や
石英管の変色で、図5はこれを説明する図である。図に
おいて、1はレーザ媒質(例えば、YAGやガラスなど
の固体の結晶や液体の色素)で、共振器ミラー(出力ミ
ラー及びリアミラー;図示省略)間の集光反射面で覆わ
れた励起キャビティ3内に配置され、励起ランプ(例え
ば、クリプトンやキセノンなどの希ガス放電管)が発す
る励起光で励起(光ポンピング)される。Among these factors, the one that has the greatest effect on the reduction of the emission intensity is the above-mentioned (3) that the material adhered to the inner wall of the quartz tube due to the sputtering of the electrode material and the discoloration of the quartz tube. FIG. 5 is a diagram for explaining this. In the figure, reference numeral 1 is a laser medium (for example, a solid crystal such as YAG or glass or a liquid dye), and an excitation cavity 3 covered with a condensing reflection surface between resonator mirrors (output mirror and rear mirror; not shown). It is arranged inside and is excited (optically pumped) by excitation light emitted from an excitation lamp (for example, a rare gas discharge tube such as krypton or xenon).
【0007】ランプ2の両端部に負電極4及び正電極5
があり、両極間に放電が起ることでランプ2が発光し、
励起光が生成され、励起キャビティ3の内面の集光反射
作用によって、レーザ媒質1に集光される。これによっ
て励起されたレーザ媒質1の誘導放出光は、対向する共
振器ミラーの間で反射を繰り返し、増幅され、出力ミラ
ーより、レーザ出力光として出力される。ここで問題な
のは、図5に示したような従来構造においては、このレ
ーザ媒質1に集光される光の中に電極4、5の近傍の放
電管壁を通過する光もかなり含まれ、また、電極4、5
の近傍の放電管壁から直接レーザ媒質1に向かう光も存
在するということである。A negative electrode 4 and a positive electrode 5 are provided at both ends of the lamp 2.
There is a discharge between the two electrodes, and the lamp 2 emits light,
Excitation light is generated and condensed on the laser medium 1 by the condensing and reflecting action of the inner surface of the excitation cavity 3. The stimulated emission light of the laser medium 1 excited by this is repeatedly reflected between the resonator mirrors facing each other, amplified, and output from the output mirror as laser output light. The problem here is that in the conventional structure as shown in FIG. 5, the light condensed on the laser medium 1 contains a considerable amount of light passing through the wall of the discharge tube in the vicinity of the electrodes 4 and 5. , Electrodes 4, 5
It means that there is also light that directly goes to the laser medium 1 from the wall of the discharge tube in the vicinity of.
【0008】上記したように、放電によりイオン化した
原子や電子が激しく各電極4、5に衝突し、それに伴っ
て電極4、5から飛散した電極材料が石英管内壁に層状
に付着し、曇りや変色を起す。このようなスパッタリン
グ付着に関連した現象を起こす領域は、ランプの点灯時
間とともに広がって行き負電極4及び正電極5に近い
程、付着量が多く、変色も激しくなる。そのため、電極
4、5に近い程、放電管壁を通過する光の光量が急激に
低下し、それがレーザ出力低下となって現れる。As described above, the atoms and electrons ionized by the discharge violently collide with the electrodes 4 and 5, and the electrode material scattered from the electrodes 4 and 5 adheres to the inner wall of the quartz tube in a layered manner, resulting in fog. Cause discoloration. The region where such a phenomenon related to the deposition of sputtering spreads with the lighting time of the lamp, and the closer to the negative electrode 4 and the positive electrode 5, the larger the deposition amount and the more severe the discoloration. Therefore, the closer to the electrodes 4 and 5, the light amount of the light passing through the wall of the discharge tube sharply decreases, which appears as a laser output decrease.
【0009】また、付着物によって変色した部分6は、
同じ励起キャビティ3内に配置された他のランプ2の励
起光や、自身の励起光を吸収し発熱を起こすため、石英
管の強度を低下させ、ひび割れを招くこともある。Further, the portion 6 discolored by the adhered matter is
Since the excitation light of the other lamps 2 arranged in the same excitation cavity 3 and the excitation light of its own are absorbed to generate heat, the strength of the quartz tube is lowered, and cracks may be caused.
【0010】従来、この励起ランプの発光強度低下の問
題を緩和し、励起ランプの寿命を延ばす方法としては、
電極形状の変更、電極材料の変更および、励起ランプ自
体の設計上の改良など採用されていた。しかし、このよ
うな方策には多大な時間と経費を必要とする。さらに、
励起ランプの電極近傍のスパッタや変色などの現象は、
励起ランプに印加される電流値やON−OFFの頻度な
ど、レーザ装置の使用条件によってその進行速度が大き
く異なるため、仮に同じ構成のレーザ発振器であって
も、励起ランプの変色の程度や、変色するまでのランプ
点灯時間は一定ではなく、予め予測することは困難であ
った。それ故、個々の使用条件に適合したランプを設計
することは容易ではなかった。Conventionally, as a method for alleviating the problem of the decrease in the emission intensity of the excitation lamp and extending the life of the excitation lamp,
It was adopted by changing the electrode shape, changing the electrode material, and improving the design of the excitation lamp itself. However, such measures require a great deal of time and money. further,
Phenomena such as spatter and discoloration near the electrodes of the excitation lamp are
Since the traveling speed of the laser device varies greatly depending on the usage conditions of the laser device, such as the current value applied to the excitation lamp and the frequency of ON-OFF, even if the laser oscillator has the same configuration, the degree of discoloration and color change of the excitation lamp It was difficult to predict in advance the lighting time of the lamp was not constant. Therefore, it is not easy to design a lamp that suits the individual usage conditions.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みてなされたもので、ランプ励起式レーザ発振器におい
て、どのような構成、使用条件の下でも、確実にランプ
寿命を延ばし、その交換頻度を低減することができる装
置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and in a lamp-excited laser oscillator, the lamp life can be reliably extended under any structure and use conditions, and the replacement thereof can be performed. An object is to provide a device that can be reduced in frequency.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、ランプ励起式
のレーザ発振器において、励起ランプの放電長をレーザ
媒質の励起長よりも十分長くとり、励起ランプの電極近
傍の領域をレーザ媒質の励起に寄与しない構造にすると
いう考え方を取り入れて、励起ランプの電極周辺の劣化
に起因するレーザ出力の低下を低減し、レーザ出力の長
期安定化と、ランプ交換頻度の軽減を実現するものであ
る。According to the present invention, in a lamp pumping type laser oscillator, the discharge length of the pumping lamp is set sufficiently longer than the pumping length of the laser medium, and the region near the electrode of the pumping lamp is pumped by the laser medium. By adopting the idea of making a structure that does not contribute to the above, the reduction of the laser output due to the deterioration of the periphery of the electrode of the excitation lamp is reduced, the laser output is stabilized for a long time, and the frequency of lamp replacement is reduced.
【0013】具体的に言えば、本発明に従えば、レーザ
媒質及び励起ランプが、励起光を反射、集光する励起キ
ャビティ、あるいは前記レーザ媒質および励起ランプを
機械的に支持するためのハウジングで包囲された構造の
ランプ励起式レーザ発振器において、前記レーザ媒質
の、前記励起キャビティあるいはハウジングの内側に含
まれる部分の長手方向の長さが、前記励起ランプの正負
電極間の距離よりも短く構成されているとともに、前記
励起ランプの両電極周辺部の励起光が励起キャビティを
構成する部品あるいはハウジングによって遮光されて前
記レーザ媒質に照射されないように、前記励起ランプ
と、前記励起キャビティあるいはハウジングが配置され
る。Specifically, according to the present invention, the laser medium and the excitation lamp are an excitation cavity for reflecting and collecting the excitation light, or a housing for mechanically supporting the laser medium and the excitation lamp. In a lamp excitation laser oscillator having an enclosed structure, a length of a portion of the laser medium contained inside the excitation cavity or the housing in the longitudinal direction is shorter than a distance between positive and negative electrodes of the excitation lamp. In addition, the excitation lamp and the excitation cavity or the housing are arranged so that the excitation light around the electrodes of the excitation lamp is not shielded by the component or the housing constituting the excitation cavity and is not irradiated on the laser medium. It
【0014】ここで、前記励起ランプの電極間距離の
内、遮光を行なう範囲は、両電極周辺のスパッタ付着や
変色が励起光強度に強い影響を及ぼす範囲をカバーする
ように設定される。実際上、両電極先端から中央に向か
って少なくとも20mmの範囲は遮光されるように設定
されるべきであり、好ましくは30mmを下回らない範
囲が遮光される。Here, within the distance between the electrodes of the excitation lamp, the range for shielding light is set so as to cover the range where spatter adhesion and discoloration around both electrodes have a strong influence on the excitation light intensity. Practically, it should be set so as to shield at least 20 mm from the tips of both electrodes toward the center, and preferably the range not less than 30 mm is shielded.
【0015】また、スパッタ付着や変色が特に負電極周
辺で強く起ることを考慮して、負電極周辺部に限定して
遮光を行なっても良い。即ち、本発明の別の形態におい
ては、レーザ媒質及び励起ランプが、励起光を反射、集
光する励起キャビティ、あるいは前記レーザ媒質および
励起ランプを機械的に支持するためのハウジングで包囲
された構造のランプ励起式レーザ発振器において、前記
レーザ媒質の、前記励起キャビティあるいはハウジング
の内側に含まれる部分の長手方向の長さが、前記励起ラ
ンプの正負電極間の距離よりも短く構成されているとと
もに、前記励起ランプの負電極周辺部の励起光のみが励
起キャビティを構成する部品あるいはハウジングによっ
て遮光されて前記レーザ媒質に照射されないように、前
記励起ランプと、前記励起キャビティあるいはハウジン
グが配置される。Further, considering that spatter adhesion or discoloration particularly strongly occurs around the negative electrode, the light may be shielded only in the negative electrode peripheral portion. That is, in another aspect of the present invention, a structure in which a laser medium and an excitation lamp are surrounded by an excitation cavity that reflects and collects excitation light, or a housing that mechanically supports the laser medium and the excitation lamp. In the lamp-pumped laser oscillator, the length of the laser medium in the longitudinal direction of a portion contained inside the pumping cavity or the housing is configured to be shorter than the distance between the positive and negative electrodes of the pumping lamp, The excitation lamp and the excitation cavity or the housing are arranged so that only the excitation light around the negative electrode of the excitation lamp is shielded by the component or the housing forming the excitation cavity and is not irradiated on the laser medium.
【0016】この場合は、前記励起ランプの電極間距離
の内、遮光を行なう範囲は、負電極周辺でスパッタ付着
や変色が励起光強度に強い影響を及ぼす範囲をカバーす
るように設定される。実際上、負電極の先端(中央側の
先端)から中央に向かって少なくとも20mmの範囲が
遮光されるように設定されるべきであり、好ましくは3
0mmを下回らない範囲が遮光される。In this case, within the distance between the electrodes of the excitation lamp, the range for shielding light is set so as to cover the range where spatter adhesion or discoloration strongly affects the excitation light intensity in the vicinity of the negative electrode. Practically, it should be set so that at least a range of 20 mm from the tip of the negative electrode (tip on the center side) toward the center is shielded from light, preferably 3
The area that does not fall below 0 mm is shaded.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図1〜図4及び図6を参照
して本発明の実施形態について説明する。なお、図5に
示した従来例と共通した要素については、適宜共通した
参照符号を付して図示及び説明を行なう。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4 and 6. Elements common to those of the conventional example shown in FIG. 5 are designated and provided with common reference numerals, and illustrated and described.
【0018】先ず、図1は本発明によるランプ励起式レ
ーザ発振器の第1の実施形態の要部構造を示している。
同図において、1はレーザ媒質(例えば、YAGやガラ
スなどの固体の結晶や液体の色素)、2は励起ランプ
(例えば、クリプトンやキセノンなどの希ガス放電
管)、3は集光反射面で覆われた励起キャビティであ
る。そして、符号7はランプ2あるいは励起キャビティ
3を保持するためのハウジング、8、9は対をなす共振
器ミラーで、8が出力ミラー、9がリアミラーである。First, FIG. 1 shows the structure of the essential parts of a first embodiment of a lamp excitation type laser oscillator according to the present invention.
In the figure, 1 is a laser medium (for example, a solid crystal or liquid dye such as YAG or glass), 2 is an excitation lamp (for example, a rare gas discharge tube such as krypton or xenon), and 3 is a condensing reflecting surface. Excited cavity covered. Reference numeral 7 is a housing for holding the lamp 2 or the excitation cavity 3, 8 and 9 are paired resonator mirrors, 8 is an output mirror, and 9 is a rear mirror.
【0019】励起ランプ2に放電電流が流れると、励起
ランプは発光し、その励起光は、励起キャビティ3の内
面の集光反射作用によって、レーザ媒質1に集光され
る。これによって、レーザ媒質1は励起され、誘導放出
光が対向する共振器ミラー8,9の間で反射を繰り返
し、増幅され、出力ミラー8より、レーザ出力光として
出力される。この動作原理は従来と特に変わりはない。When a discharge current flows through the excitation lamp 2, the excitation lamp emits light, and the excitation light is condensed on the laser medium 1 by the condensing and reflecting action of the inner surface of the excitation cavity 3. As a result, the laser medium 1 is excited, the stimulated emission light is repeatedly reflected between the opposing resonator mirrors 8 and 9, is amplified, and is output from the output mirror 8 as laser output light. This operating principle is the same as the conventional one.
【0020】図1に示した構造が従来構造(図5)の相
違している最も重要な点は、励起ランプ2の長さが、レ
ーザ媒質1の励起長、すなわち、レーザ珪質の長さ方向
で、励起キャビティ3の内側の部分(励起エリア)の長
さよりも十分長く、それに応じて両電極4、5およびそ
れらの周辺部6が励起キャビティ3の外側に配置され、
且つ、ハウジング7によって覆われ、遮光されているこ
とである。この遮光を行なう範囲の長さは本実施形態で
は約30mmとされている。一般には、両電極4、5の
先端(中央側の先端)から中央に向かって少なくとも2
0mmは必要で、30mmを下回らないことが好まし
い。The most important difference between the structure shown in FIG. 1 and the conventional structure (FIG. 5) is that the length of the pump lamp 2 is the pump length of the laser medium 1, that is, the length of the laser siliceous material. Direction, which is sufficiently longer than the length of the inner part (excitation area) of the excitation cavity 3, and accordingly the electrodes 4, 5 and their periphery 6 are arranged outside the excitation cavity 3,
Besides, it is covered with the housing 7 and shielded from light. In this embodiment, the length of the range in which the light is shielded is about 30 mm. Generally, at least two electrodes are formed from the tips (tips on the center side) of both electrodes 4, 5 toward the center.
0 mm is necessary and preferably not less than 30 mm.
【0021】前述したように、励起ランプ2のこの部分
6はランプ2の点灯時間とともにスパッタ付着や石英管
の変色によって劣化をきたす。しかし、図1に示した構
造では、励起キャビティ3の外側に配置され、ハウジン
グ7によって遮光されているため、この電極近傍部(ス
パッタ付着や変色が顕著な部分)6を透過してレーザ発
振に寄与する光は実質的に存在しない。したがって、レ
ーザ出力に実際に影響を及ぼすのは、実効的な発光長を
与える領域、即ち、両端側の部分6の間の遮光されてい
ない領域から出射される光のみとなる。この実効的な発
光部は両電極4、5から離れているので、劣化の進行は
比較的緩やかである。その結果、長期に渡って、安定し
たレーザ出力が維持されることになる。As mentioned above, this portion 6 of the excitation lamp 2 deteriorates due to spatter adhesion and discoloration of the quartz tube as the lamp 2 is turned on. However, in the structure shown in FIG. 1, since it is disposed outside the excitation cavity 3 and is shielded from light by the housing 7, it passes through this electrode vicinity portion (portion where spatter adhesion or discoloration is noticeable) 6 and causes laser oscillation. There is virtually no contributing light. Therefore, what actually affects the laser output is only the light emitted from the region that gives an effective light emission length, that is, the region that is not shielded between the portions 6 on both ends. Since this effective light emitting portion is separated from both electrodes 4 and 5, the deterioration progresses relatively slowly. As a result, a stable laser output is maintained for a long period of time.
【0022】また、図1に示した従来構造との比較から
理解されるように、励起ランプ2の電極周辺部6が同一
キャビティ3内の他のランプの励起光の照射を受けるこ
ともなくなるため、同部6の劣化そのものも軽減され
る。Further, as can be understood from the comparison with the conventional structure shown in FIG. 1, the electrode peripheral portion 6 of the excitation lamp 2 is not irradiated with the excitation light of other lamps in the same cavity 3. The deterioration itself of the part 6 is also reduced.
【0023】図6は、本実施形態に係るレーザ発振器の
出力の時間変化を従来例と比較して示したグラフであ
る。図6において、符号10で示した出力変化特性は、
従来のランプ励起式レーザ発振器の出力変化特性の実測
結果であり、符号11は本実施形態の構造を持つランプ
励起式レーザ発振器で実測されたレーザ出力の時間変化
である。FIG. 6 is a graph showing the time change of the output of the laser oscillator according to the present embodiment in comparison with the conventional example. In FIG. 6, the output change characteristic indicated by reference numeral 10 is
It is the result of actual measurement of the output change characteristic of the conventional lamp excitation type laser oscillator, and reference numeral 11 is the time change of the laser output actually measured by the lamp excitation type laser oscillator having the structure of this embodiment.
【0024】これらの両変化特性10、11の比較か
ら、本実施形態の構造によれば、従来構造で得られる変
化特性10に比して緩やかな出力低下が実現することが
判る。このことは、励起ランプ2の交換頻度を従来に比
べて減少できることを意味しており、励起ランプ2が実
質的に長寿命化したことに他ならない。From a comparison of these two change characteristics 10 and 11, it is understood that the structure of the present embodiment realizes a gentle output reduction as compared with the change characteristics 10 obtained by the conventional structure. This means that the frequency of exchanging the excitation lamp 2 can be reduced as compared with the conventional one, and this is nothing but the fact that the excitation lamp 2 has a substantially long life.
【0025】次に図2は、本発明の第2の実施形態を説
明するための図である。同図に示したように、本実施形
態では、励起ランプ2の負電極4の近傍のみを励起キャ
ビティ3の外側に配置し、ハウジング7などによって遮
光している。他の点では、図1に示した構造と同様の構
造を有している。Next, FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention. As shown in the figure, in the present embodiment, only the vicinity of the negative electrode 4 of the excitation lamp 2 is arranged outside the excitation cavity 3, and the housing 7 or the like shields the light. Otherwise, it has a structure similar to that shown in FIG.
【0026】即ち、1はレーザ媒質(例えば、YAGや
ガラスなどの固体の結晶や液体の色素)、2は励起ラン
プ(例えば、クリプトンやキセノンなどの希ガス放電
管)、3は集光反射面で覆われた励起キャビティであ
る。そして、ハウジング7はランプ2あるいは励起キャ
ビティ3を保持している。なお、共振器ミラーの図示は
省略した。That is, 1 is a laser medium (for example, a solid crystal or liquid dye such as YAG or glass), 2 is an excitation lamp (for example, a rare gas discharge tube such as krypton or xenon), and 3 is a condensing reflecting surface. Excitation cavity covered with. The housing 7 holds the lamp 2 or the excitation cavity 3. The illustration of the resonator mirror is omitted.
【0027】本実施形態においても、励起ランプ2に放
電電流が流れると、励起ランプは発光し、その励起光
は、励起キャビティ3の内面の集光反射作用によって、
レーザ媒質1に集光される。これによって、レーザ媒質
1は励起され、誘導放出光が対向する共振器ミラー(図
示省略)の間で反射を繰り返し、増幅され、出力ミラー
より、レーザ出力光として出力される。Also in the present embodiment, when a discharge current flows through the excitation lamp 2, the excitation lamp emits light, and the excitation light is condensed and reflected by the inner surface of the excitation cavity 3,
It is focused on the laser medium 1. As a result, the laser medium 1 is excited, the stimulated emission light is repeatedly reflected between the opposing resonator mirrors (not shown), is amplified, and is output as laser output light from the output mirror.
【0028】本実施形態で、ランプ2からの光の遮蔽を
特に負電極側の周辺領域としたのは、一般に、ランプ2
スパッタ付着や石英管の変色による劣化は、正電極に比
して負電極側の方が進行が速く、程度も大きいことによ
る。即ち、負電極側のみを遮光する構成でも、従来構造
に比べればランプ劣化によるレーザ出力の低下は緩やか
であり、前述したランプ長寿命化の効果は十分期待でき
る。In the present embodiment, the reason why the light from the lamp 2 is shielded especially in the peripheral region on the negative electrode side is generally the lamp 2
Deterioration due to spatter adhesion or discoloration of the quartz tube is due to the fact that the negative electrode side progresses faster than the positive electrode side and the degree thereof is large. That is, even in the structure in which only the negative electrode side is shielded from the light, the decrease in the laser output due to the lamp deterioration is slower than that in the conventional structure, and the effect of extending the lamp life can be expected sufficiently.
【0029】ここで、前記励起ランプの電極間距離の
内、遮光を行なう範囲は、負電極4の周辺のスパッタ付
着や変色が励起光強度に強い影響を及ぼす範囲をカバー
するように設定される。実際上、負電極4の先端(中央
側)から中央に向かって少なくとも20mmの範囲は遮
光されるように設定されるべきであり、好ましくは30
mmを下回らない範囲が遮光される。図3には、30m
mの範囲を遮光した例を示した。Here, within the distance between the electrodes of the excitation lamp, the range for shielding light is set so as to cover the range where spatter adhesion or discoloration around the negative electrode 4 has a strong effect on the excitation light intensity. . Practically, it should be set so as to be shielded from the tip (center side) of the negative electrode 4 toward the center by at least 20 mm, preferably 30 mm.
The range not less than mm is shaded. In Figure 3, 30m
An example is shown in which the range of m is shielded from light.
【0030】図4は、図2に示した第2の実施形態の構
造を一部変形して、複数の励起ランプ2の向き互いに反
対向きにして配置した構造の例を示している。この構造
は、上述したように、負電極4の周辺と正電極5の周辺
とではランプ2の劣化(スパッタ付着、変色等)の進行
速度が相当異なることを考慮したものである。即ち、複
数のランプ2の向きを揃えると、ランプ劣化が発振器の
片側(負電極4の側)に偏って進行し、均等なレーザ発
振が損なわれるおそれがあるが、図4に示した構造によ
れば、このような劣化進行のアンバランスは回避出来
る。FIG. 4 shows an example of a structure in which a part of the structure of the second embodiment shown in FIG. 2 is modified so that the plurality of excitation lamps 2 are arranged so as to face each other. As described above, this structure takes into consideration that the progress speed of deterioration (spatter adhesion, discoloration, etc.) of the lamp 2 is considerably different between the negative electrode 4 and the positive electrode 5. That is, if the directions of the plurality of lamps 2 are aligned, the lamp deterioration may be biased to one side of the oscillator (the side of the negative electrode 4) and the uniform laser oscillation may be impaired. However, in the structure shown in FIG. According to this, such an imbalance of deterioration progress can be avoided.
【0031】このランプ2の向きの点を除けば、構造、
作用の要点は第2の実施形態と特に変わりはないので、
繰り返し説明は省略する。なお、励起ランプ2の電極
4、5間距離の内、遮光を行なう範囲は、各ランプ2に
ついて負電極4の周辺のスパッタ付着や変色が励起光強
度に強い影響を及ぼす範囲をカバーするように設定され
る。実際上、負電極4の先端(中央側)から中央に向か
って少なくとも20mmの範囲は遮光されるように設定
されるべきであり、好ましくは30mmを下回らない範
囲が遮光される。Except for the direction of the lamp 2, the structure,
Since the essential points of the operation are not particularly different from those of the second embodiment,
The repeated description is omitted. In addition, within the distance between the electrodes 4 and 5 of the excitation lamp 2, the range in which light is shielded should cover the range in which spatter adhesion or discoloration around the negative electrode 4 strongly affects the excitation light intensity for each lamp 2. Is set. In practice, at least 20 mm from the tip (center side) of the negative electrode 4 toward the center should be set so as to be shielded from light, and preferably the range not less than 30 mm is shielded from light.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、励起ランプの電極近傍
にスパッタ・変色領域が広がったとしても、その領域が
励起キャビティまたはランプのハウジング部で遮光さ
れ、レーザ発振に実質的に関与しないので、長期間の稼
働によってもレーザ発振出力の低下が緩やかになる。こ
れにより、結果的に励起ランプの長寿命化が達成され
る。また、励起ランプの電極近傍のスパッタ・変色領域
が、同一の励起キャビネソト内に配置された他のランプ
の放射光によって照射されることも避けられるので、ラ
ンプ間の相互照射にによる劣化を防止する効果も生じ、
このことも励起ランプの長寿命化に寄与する。更に、本
発明を適用する限り、どのような構成、使用条件であっ
ても、それによって余り左右されない安定したランプ寿
命が確保される。According to the present invention, even if the sputter / color-change region spreads in the vicinity of the electrode of the excitation lamp, the region is shielded by the excitation cavity or the lamp housing and does not substantially participate in laser oscillation. However, the decrease in the laser oscillation output becomes gentle even after long-term operation. As a result, a long service life of the excitation lamp is achieved. In addition, it is possible to prevent the sputter / color change area near the electrodes of the excitation lamp from being irradiated by the radiated light of other lamps arranged in the same excitation cabinet, so deterioration due to mutual irradiation between the lamps is prevented. It also has an effect
This also contributes to extending the life of the excitation lamp. Further, as long as the present invention is applied, a stable lamp life that is not so much influenced by any structure and use condition is secured.
【図1】本発明の第1の実施形態について説明するため
の図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施形態について説明するため
の図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
【図3】図2に示した構造における、遮光範囲について
説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a light blocking range in the structure shown in FIG.
【図4】本発明の第2の実施形態の変形例について説明
するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a modified example of the second embodiment of the present invention.
【図5】従来のレーザ発振器における問題点について説
明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a problem in a conventional laser oscillator.
【図6】本発明の実施形態において実測された、レーザ
発振出力の時間変化を、従来ガ式と比較して表したグラ
フである。FIG. 6 is a graph showing the time change of the laser oscillation output measured in the embodiment of the present invention in comparison with the conventional gas equation.
1 レーザ発振媒質
2 励起ランプ
3 励起キャビティ
4 励起ランプ負電極(陰極)
5 励起ランプ正電極(陽極)
6 ランプ電極周辺のスパッタ付着領域
7 ハウジング
8 共振器ミラー(出力ミラー)
9 共振器ミラー(リヤミラー)
10 従来のレーザ発振器の構成で実測されたレーザ出
力の時間変化特性
11 本発明による実施形態で実測されたレーザ出力の
時間変化特性1 Laser Oscillation Medium 2 Excitation Lamp 3 Excitation Cavity 4 Excitation Lamp Negative Electrode (Cathode) 5 Excitation Lamp Positive Electrode (Anode) 6 Sputter Adhesion Area around Lamp Electrode 7 Housing 8 Resonator Mirror (Output Mirror) 9 Resonator Mirror (Rear Mirror) ) 10 Time-varying characteristic of laser output measured by conventional laser oscillator configuration 11 Time-varying characteristic of laser output actually measured by the embodiment of the present invention
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 宏之 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 (72)発明者 山本 晴彦 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 Fターム(参考) 5F072 AB02 AK01 JJ03 PP01 RR01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiroyuki Yoshida Yamanashi Prefecture Minamitsuru-gun Oshino-mura Shinobaku-ji Kobaba 3580 Local FANUC Co., Ltd. (72) Inventor Haruhiko Yamamoto Yamanashi Prefecture Minamitsuru-gun Oshino-mura Shinobaku-ji Kobaba 3580 Local FANUC Co., Ltd. F term (reference) 5F072 AB02 AK01 JJ03 PP01 RR01
Claims (4)
反射、集光する励起キャビティ、あるいは前記レーザ媒
質および励起ランプを機械的に支持するためのハウジン
グで包囲された構造のランプ励起式レーザ発振器におい
て、 前記レーザ媒質の、前記励起キャビティあるいはハウジ
ングの内側に含まれる部分の長手方向の長さが、前記励
起ランプの正負電極間の距離よりも短く構成されている
とともに、 前記励起ランプの両電極周辺部の励起光が励起キャビテ
ィを構成する部品あるいはハウジングによって遮光され
て前記レーザ媒質に照射されないように、前記励起ラン
プと、前記励起キャビティあるいはハウジングが配置さ
れていることを特徴とする、ランプ励起式レーザ発振
器。1. A lamp pump laser oscillator having a structure in which a laser medium and a pump lamp are surrounded by a pump cavity for reflecting and focusing pump light, or a housing for mechanically supporting the laser medium and the pump lamp. In the laser medium, the length of the portion of the laser medium included inside the excitation cavity or the housing in the longitudinal direction is configured to be shorter than the distance between the positive and negative electrodes of the excitation lamp, and both electrodes of the excitation lamp. The pumping lamp and the pumping cavity or the housing are arranged so that the pumping light of the peripheral portion is shielded by the component or the housing constituting the pumping cavity and is not irradiated to the laser medium. Type laser oscillator.
極先端から中央に向かって夫々30mm以下の範囲が、
励起キャビティを構成する部品あるいはハウジングによ
って遮光されるようにした、請求項1に記載のランプ励
起式レーザ発振器。2. Within the distance between the electrodes of the excitation lamp, a range of 30 mm or less from the tips of both electrodes toward the center,
The lamp-pumped laser oscillator according to claim 1, wherein light is shielded by a component or a housing constituting the pump cavity.
反射、集光する励起キャビティ、あるいは前記レーザ媒
質および励起ランプを機械的に支持するためのハウジン
グで包囲された構造のランプ励起式レーザ発振器におい
て、 前記レーザ媒質の、前記励起キャビティあるいはハウジ
ングの内側に含まれる部分の長手方向の長さが、前記励
起ランプの正負電極間の距離よりも短く構成されている
とともに、 前記励起ランプの負電極周辺部の励起光のみが励起キャ
ビティを構成する部品あるいはハウジングによって遮光
されて前記レーザ媒質に照射されないように、前記励起
ランプと、前記励起キャビティあるいはハウジングが配
置されていることを特徴とする、ランプ励起式レーザ発
振器。3. A laser pumping laser oscillator having a structure in which a laser medium and a pumping lamp are surrounded by a pumping cavity for reflecting and focusing pumping light, or a housing for mechanically supporting the laser medium and the pumping lamp. In the laser medium, the length in the longitudinal direction of the portion of the laser medium included inside the excitation cavity or the housing is configured to be shorter than the distance between the positive and negative electrodes of the excitation lamp, and the negative electrode of the excitation lamp. The excitation lamp and the excitation cavity or the housing are arranged so that only the excitation light in the peripheral portion is shielded by the component or the housing constituting the excitation cavity and is not irradiated on the laser medium. Excitation laser oscillator.
極先端から中央に向かって30mm以下の範囲が、励起
キャビティを構成する部品あるいはハウジングによって
遮光されるようにした、請求項3に記載のランプ励起式
レーザ発器。4. The part of the distance between the electrodes of the excitation lamp, which is 30 mm or less from the tip of the negative electrode toward the center, is shielded by a component or a housing constituting the excitation cavity. Lamp-pumped laser generator.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002078256A JP2003283015A (en) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Lamp excited laser oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002078256A JP2003283015A (en) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Lamp excited laser oscillator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003283015A true JP2003283015A (en) | 2003-10-03 |
Family
ID=29228304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002078256A Pending JP2003283015A (en) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Lamp excited laser oscillator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003283015A (en) |
-
2002
- 2002-03-20 JP JP2002078256A patent/JP2003283015A/en active Pending
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