【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスレーザ発振装置に関するものであり、特にガス流量の低減を目的としたガスレーザ発振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガスレーザ発振装置は、図７に示すものであった。この図において、１０１はレーザ媒質の流れる方向を示しており、ガスレーザ発振装置内を循環している。１０２ａ，１０２ｂはレーザ媒質流れ方向１０１に対向方向が直交状態に配置された対向電極である放電用電極、１０３は電極１０２ａ，１０２ｂに電圧を印加する高周波電源、１０４は電極１０２ａ，１０２ｂの間にある放電空間、１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃは全反射鏡、１０６は部分反射鏡で、この全反射鏡１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃと部分反射鏡１０６とで光共振器を形成している。
【０００３】
なお、従来は上記とは異なり全反射鏡と部分反射鏡とが一対のものもある（例えば、特許文献１参照）が、ここでは、部分反射鏡が３つの場合を説明する。
【０００４】
１０７は部分反射鏡１０６より出力されるレーザビームである。１０８はガス循環路、１０９はレーザ媒質循環用送風機、１１０は放電空間１０４で温度上昇したレーザ媒質の温度を下げるためのレーザ媒質冷却用熱交換器、１１１はレーザ媒質循環用送風機１１２の圧縮熱にて温度上昇したレーザ媒質の温度を下げるためのレーザ媒質冷却用熱交換器である。
【０００５】
以上が従来のガスレーザ装置の構成であり、次にその動作について説明する。
【０００６】
まず電極１０２ａ，１０２ｂに高周波電源１０３より高電圧を印加することにより、放電空間１０４にグロー状の放電を発生させる。放電空間１０４を通過するレーザ媒質は、この放電エネルギーを得て励起され、その励起されたレーザ媒質は全反射鏡１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃおよび部分反射鏡１０６により形成された光共振器で共振状態となり、部分反射鏡１０６からレーザビーム１０７が出力される。このレーザビーム１０７がレーザ加工等の用途に用いられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３６８３１０号公報（第２頁、第７図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のガスレーザ発振装置では、ガス流量当たりの注入電力限界が物理的に決まっており、注入電力限界を上げるためにはガス流量も増加しなければならなかった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するもので、注入電力当たりのガス流量を低減することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、対向電極からなる複数の放電用電極と、前記対向電極間を流れるレーザ媒質と、前記レーザ媒質の流れに直交したレーザ光を発生する光共振器とを備え、前記複数の放電用電極間に前記レーザ媒質を冷却する熱交換器を有したため、レーザ媒質を熱交換器で冷却することができ、再度レーザ媒質に放電エネルギーを加えられるので、注入電力当たりのレーザガス媒質の流量が低減できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１を示す構成図である。図２は、図１におけるｘ軸とｙ軸を含む平面で切った断面図である。
【００１３】
図１，図２において、矢印１や２点鎖線はレーザ媒質が流れる方向を示し、２ａおよび２ｂはそれぞれ対向した放電用電極で、この放電用電極２ａ，２ｂ間をレーザ媒質が流れる。また、３ａおよび３ｂは放電用電極で、この放電用電極３ａ，３ｂ間をレーザ媒質が流れる。
【００１４】
４は放電用電極２ａ，２ｂと放電用電極３ａ，３ｂに高周波電圧を印加する高周波電源、５，６はそれぞれ放電用電極２ａ，２ｂ間と放電用電極３ａ，３ｂ間にある放電空間、７ａ，７ｂ，７ｃは全反射鏡、８は部分反射鏡であり、この全反射鏡７ａ，７ｂ，７ｃと部分反射鏡８とで光共振器を形成している。
【００１５】
９は部分反射鏡８より出力されるレーザビームである。１０はガス循環路、１１ａおよび１１ｂと１２ａおよび１２ｂはガス循環路１０に設けられ、放電用電極２ａおよび２ｂと３ａおよび３ｂならびにガス循環路１０間を絶縁するための誘電体、１３は放電空間５により加熱されたレーザ媒質を冷却するための熱交換器である。
【００１６】
以上のように構成された本実施の形態１の装置は、放電空間５で熱飽和限界まで放電エネルギーを注入し加熱しても、レーザ媒質を熱交換器１３で冷却することにより、再度レーザ媒質に放電エネルギーを加えることができるため、注入電力当たりのレーザ媒質の流量の低減が可能である。
【００１７】
なお、本実施の形態１においては放電空間５，６は２箇所で、その間に熱交換器１３が１台備わった構成であるが、放電空間５，６は３箇所以上でもよく、熱交換器１３も２台以上備わっていてもかまわない。
【００１８】
また、本実施の形態１では、放電空間５および６での光共振器は、部分反射鏡８と全反射鏡７ｃ間ならびに全反射鏡７ａと全反射鏡７ｂ間のそれぞれ１パスであるが、放電空間に複数パスの光共振器を構成してもかまわない。
【００１９】
また、本実施の形態１では、放電用電極２ａおよび２ｂと３ａおよび３ｂは、誘電体１１ａおよび１１ｂと１２ａおよび１２ｂとを介してガス循環路１０の外側に備わった構成であるが、ガス循環路内に備わっていてもかまわない。
【００２０】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図３は本実施の形態２を示す図であり、実施の形態１における図１に対応し、図４は図２に対応している。
【００２２】
図３，４において、図１，２と対応する部分は同一の番号を付したが、２１，２２は放電用電極、２３，２４はそれぞれ放電用電極２１，２２と後述するガス循環路５０の間にある放電空間、２５，２６はガス循環路５０に設けられ、放電用電極２１，２２とガス循環路１０間を絶縁するための誘電体、２７は放電空間２３により加熱されたレーザ媒質を冷却するための熱交換器である。
【００２３】
５０はコの字状に形成されたガス循環路で、２８は放電用電極２１，２２間に設けた接地部材でガス循環路５０を分離しており、接地されている。
【００２４】
以上のように構成された本実施の形態２の装置は、放電空間２３で熱飽和限界まで放電エネルギーを注入し加熱しても、レーザ媒質を熱交換器２７で冷却することにより、再度レーザ媒質に放電エネルギーを加えることができるため、注入電力当たりのレーザ媒質の流量の低減が可能である。
【００２５】
また、放電用電極の数を実施の形態１よりも減少できるため、放電用電極の給電部の構造を簡素化できる。
【００２６】
なお、本実施の形態２においては放電空間２３，２４は２箇所で、その間に熱交換器２７が１台備わった構成であるが、放電空間２３，２４は３箇所以上でもよく、熱交換器２７も２台以上備わっていてもかまわない。
【００２７】
また、本実施の形態２では、放電空間２３および２４での光共振器は部分反射鏡８および全反射鏡７ｃ間と全反射鏡７ａおよび全反射鏡７ｂ間のそれぞれ１パスであるが、放電空間２３，２４に複数パスの光共振器を構成してもかまわない。
【００２８】
また、本実施の形態２では、放電用電極２１，２２は誘電体２５，２６を介してガス循環路５０の外側に備わった構成であるが、ガス循環路内に備わっていてもかまわない。
また、放電用電極２１および２２に対向するガス循環路面に誘電体を備えると、放電を安定化させることできる。
【００２９】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
図５は本実施の形態３を示す図であり、実施の形態１における図１に対応し、図６は図２に対応する。
【００３１】
図５，６において、図１，２と対応する部分は同一の番号を付したが、６０はコの字状に形成されたガス循環路で接地されている。３１は放電用電極、３２，３３はそれぞれ電極３１とガス循環路６０の間にある放電空間、３４はガス循環路６０に設けられ、放電用電極３１とガス循環路６０間を絶縁するための誘電体、３５は放電空間３２により加熱されたレーザ媒質を冷却するための熱交換器である。
【００３２】
以上のように構成された本実施の形態３の装置は、放電空間３２で熱飽和限界まで放電エネルギーを注入し加熱しても、レーザ媒質を熱交換器３５で冷却することにより、再度レーザ媒質に放電エネルギーを加えることができるため、注入電力当たりのレーザ媒質の流量の低減が可能である。
【００３３】
また、放電用電極の数を実施の形態２よりも更に減少できるため、放電用電極の給電部の構造を更に簡素化できる。
【００３４】
なお、本実施の形態３においては放電空間３２，３３は２箇所で、その間に熱交換器３５が１台備わった構成であるが、放電空間３２，３３は３箇所以上でもよく、熱交換器３５も２台以上備わっていてもかまわない。
【００３５】
また、本実施の形態３では、放電空間３２および３３での光共振器は部分反射鏡８および全反射鏡７ｃ間と全反射鏡７ａおよび全反射鏡７ｂ間のそれぞれ１パスであるが、放電空間に複数パスの光共振器を構成してもかまわない。
【００３６】
また、本実施の形態３では、放電用電極３１は誘電体３４の内部に備わった構造であるが、ガス循環路内に備わっていてもかまわない。
【００３７】
また、放電用電極３１に対向するガス循環路面に誘電体を備えると、放電を安定化させることできる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ガス循環路に複数の放電空間とその間に熱交換器を備えることにより、ガス流量を低減することができるため、消費電力の少ないガスレーザ発振装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるガスレーザ発振装置の構成図
【図２】同実施の形態１におけるガスレーザ発振装置の断面図
【図３】同実施の形態２におけるガスレーザ発振装置の構成図
【図４】同実施の形態２におけるガスレーザ発振装置の断面図
【図５】同実施の形態３におけるガスレーザ発振装置の構成図
【図６】同実施の形態３におけるガスレーザ発振装置の断面図
【図７】従来におけるガスレーザ発振装置の概略構成図
【符号の説明】
１ レーザ媒質が流れる方向
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，２１，２２，３１ 放電用電極
４ 高周波電源
５，６，２３，２４，３２，３３ 放電空間
７ａ，７ｂ，７ｃ 全反射鏡
８ 部分反射鏡
９ レーザビーム
１０ ガス循環路
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，２５，２６，３４ 誘電体
１３，２７，３５ 熱交換器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas laser oscillation device, and particularly to a gas laser oscillation device for reducing a gas flow rate.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows a conventional gas laser oscillation device. In this figure, reference numeral 101 denotes the direction in which the laser medium flows, which circulates in the gas laser oscillation device. Reference numerals 102a and 102b denote discharge electrodes, which are counter electrodes arranged so that the opposing directions are orthogonal to the laser medium flow direction 101; 103, a high-frequency power supply for applying a voltage to the electrodes 102a, 102b; A certain discharge space, 105a, 105b, 105c is a total reflection mirror, 106 is a partial reflection mirror, and the total reflection mirrors 105a, 105b, 105c and the partial reflection mirror 106 form an optical resonator.
[0003]
It should be noted that there is a conventional case in which a total reflection mirror and a partial reflection mirror are paired, unlike the above (for example, see Patent Document 1). Here, the case where there are three partial reflection mirrors will be described.
[0004]
Reference numeral 107 denotes a laser beam output from the partial reflecting mirror 106. 108 is a gas circulation path, 109 is a blower for circulating the laser medium, 110 is a heat exchanger for cooling the laser medium for lowering the temperature of the laser medium whose temperature has increased in the discharge space 104, and 111 is the compression heat of the blower 112 for circulating the laser medium. A heat exchanger for cooling the laser medium for lowering the temperature of the laser medium whose temperature has been raised.
[0005]
The above is the configuration of the conventional gas laser device, and its operation will be described next.
[0006]
First, a glow discharge is generated in the discharge space 104 by applying a high voltage from the high frequency power supply 103 to the electrodes 102a and 102b. The laser medium passing through the discharge space 104 is excited by obtaining the discharge energy, and the excited laser medium is resonated by the optical resonator formed by the total reflection mirrors 105a, 105b, 105c and the partial reflection mirror 106. The laser beam 107 is output from the partial reflecting mirror 106. This laser beam 107 is used for applications such as laser processing.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-368310 (page 2, FIG. 7)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional gas laser oscillation device, the injection power limit per gas flow rate is physically determined, and the gas flow rate must be increased in order to increase the injection power limit.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to reduce a gas flow rate per injected electric power.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of discharge electrodes including a counter electrode, a laser medium flowing between the counter electrodes, and an optical resonator that generates laser light orthogonal to the flow of the laser medium. Since the heat exchanger for cooling the laser medium is provided between the plurality of discharge electrodes, the laser medium can be cooled by the heat exchanger, and the discharge energy can be added to the laser medium again. The flow rate of the laser gas medium per unit can be reduced.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0012]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane including the x-axis and the y-axis in FIG.
[0013]
1 and 2, arrows 1 and a two-dot chain line indicate the direction in which the laser medium flows, and reference numerals 2a and 2b denote discharge electrodes facing each other, and the laser medium flows between the discharge electrodes 2a and 2b. Reference numerals 3a and 3b denote discharge electrodes, and a laser medium flows between the discharge electrodes 3a and 3b.
[0014]
Reference numeral 4 denotes a high-frequency power supply for applying a high-frequency voltage to the discharge electrodes 2a and 2b and the discharge electrodes 3a and 3b. Reference numerals 5 and 6 denote discharge spaces between the discharge electrodes 2a and 2b and between the discharge electrodes 3a and 3b, respectively. , 7b and 7c are total reflection mirrors, and 8 is a partial reflection mirror. The total reflection mirrors 7a, 7b and 7c and the partial reflection mirror 8 form an optical resonator.
[0015]
Reference numeral 9 denotes a laser beam output from the partial reflecting mirror 8. Reference numeral 10 denotes a gas circulation path, 11a and 11b, 12a and 12b are provided in the gas circulation path 10, and a dielectric for insulating the discharge electrodes 2a and 2b and 3a and 3b and the gas circulation path 10, and 13 denotes a discharge space. 5 is a heat exchanger for cooling the laser medium heated by 5.
[0016]
The apparatus according to the first embodiment configured as described above allows the laser medium to be cooled again by the heat exchanger 13 even if the discharge energy is injected and heated to the thermal saturation limit in the discharge space 5, and the laser medium is again activated. Discharge energy can be added to the laser beam, so that the flow rate of the laser medium per injected power can be reduced.
[0017]
In the first embodiment, the discharge spaces 5 and 6 are provided at two places, and one heat exchanger 13 is provided therebetween. However, the discharge spaces 5 and 6 may be provided at three or more places. 13 may be provided in two or more units.
[0018]
In the first embodiment, the optical resonators in the discharge spaces 5 and 6 are one path between the partial reflecting mirror 8 and the total reflecting mirror 7c and between the total reflecting mirror 7a and the total reflecting mirror 7b, respectively. A plurality of optical resonators may be formed in the discharge space.
[0019]
In the first embodiment, the discharge electrodes 2a and 2b and 3a and 3b are provided outside the gas circulation path 10 via the dielectrics 11a and 11b and 12a and 12b. It may be provided on the street.
[0020]
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 3 shows the second embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment, and FIG. 4 corresponds to FIG.
[0022]
3 and 4, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, 21 and 22 are discharge electrodes, and 23 and 24 are discharge electrodes 21 and 22 and a gas circulation path 50 described later. An intervening discharge space, 25 and 26 are provided in the gas circulation path 50, a dielectric for insulating the discharge electrodes 21 and 22 and the gas circulation path 10, and 27 is a laser medium heated by the discharge space 23. It is a heat exchanger for cooling.
[0023]
50 is a U-shaped gas circulation path, and 28 is a grounding member provided between the discharge electrodes 21 and 22 to separate the gas circulation path 50 and to be grounded.
[0024]
The apparatus according to the second embodiment configured as described above allows the laser medium to be cooled again by the heat exchanger 27 even when the discharge energy is injected to the heat saturation limit in the discharge space 23 and heated, thereby causing the laser medium to re-enter. Discharge energy can be added to the laser beam, so that the flow rate of the laser medium per injected power can be reduced.
[0025]
Further, since the number of discharge electrodes can be reduced as compared with the first embodiment, the structure of the power supply portion of the discharge electrodes can be simplified.
[0026]
In the second embodiment, the discharge spaces 23 and 24 are provided at two places, and one heat exchanger 27 is provided therebetween. However, the discharge spaces 23 and 24 may be provided at three or more places. 27 may be provided in two or more units.
[0027]
In the second embodiment, the optical resonator in the discharge spaces 23 and 24 is one path between the partial reflection mirror 8 and the total reflection mirror 7c and one path between the total reflection mirror 7a and the total reflection mirror 7b. A plurality of optical resonators may be formed in the spaces 23 and 24.
[0028]
In the second embodiment, the discharge electrodes 21 and 22 are provided outside the gas circulation path 50 via the dielectrics 25 and 26, but may be provided inside the gas circulation path.
When a dielectric is provided on the gas circulation path surface facing the discharge electrodes 21 and 22, the discharge can be stabilized.
[0029]
(Embodiment 3)
Hereinafter, Embodiment 3 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 5 shows the third embodiment, and corresponds to FIG. 1 in the first embodiment, and FIG. 6 corresponds to FIG.
[0031]
In FIGS. 5 and 6, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, but 60 is grounded by a U-shaped gas circulation path. 31 is a discharge electrode, 32 and 33 are discharge spaces between the electrode 31 and the gas circulation path 60, respectively, and 34 is provided in the gas circulation path 60 to insulate between the discharge electrode 31 and the gas circulation path 60. The dielectric 35 is a heat exchanger for cooling the laser medium heated by the discharge space 32.
[0032]
The apparatus according to the third embodiment configured as described above allows the laser medium to be cooled again by the heat exchanger 35 even if the discharge energy is injected to the heat saturation limit in the discharge space 32 and heated, thereby causing the laser medium to re-enter. Discharge energy can be added to the laser beam, so that the flow rate of the laser medium per injected power can be reduced.
[0033]
Further, since the number of discharge electrodes can be further reduced as compared with the second embodiment, the structure of the power supply portion of the discharge electrodes can be further simplified.
[0034]
In the third embodiment, the discharge spaces 32 and 33 are provided at two places and one heat exchanger 35 is provided therebetween. However, the discharge spaces 32 and 33 may be provided at three or more places. There may be two or more 35s.
[0035]
In the third embodiment, the optical resonator in the discharge spaces 32 and 33 is one path between the partial reflection mirror 8 and the total reflection mirror 7c and one path between the total reflection mirror 7a and the total reflection mirror 7b. A plurality of optical resonators may be formed in the space.
[0036]
In the third embodiment, the discharge electrode 31 has a structure provided inside the dielectric 34, but may be provided inside the gas circulation path.
[0037]
When a dielectric is provided on the gas circulation path surface facing the discharge electrode 31, the discharge can be stabilized.
[0038]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, by providing a plurality of discharge spaces in a gas circulation path and a heat exchanger therebetween, the gas flow rate can be reduced, so that the gas laser oscillation with low power consumption can be achieved. An apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
1 is a configuration diagram of a gas laser oscillation device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas laser oscillation device according to the first embodiment; FIG. 3 is a configuration diagram of a gas laser oscillation device according to the second embodiment; FIG. 4 is a cross-sectional view of a gas laser oscillation device according to the second embodiment. FIG. 5 is a configuration diagram of a gas laser oscillation device according to the third embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view of the gas laser oscillation device according to the third embodiment. 7. Schematic configuration diagram of a conventional gas laser oscillation device [Explanation of reference numerals]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser medium flowing direction 2a, 2b, 3a, 3b, 21, 22, 31 Discharge electrode 4 High frequency power supply 5, 6, 23, 24, 32, 33 Discharge space 7a, 7b, 7c Total reflection mirror 8 Partial reflection mirror 9 laser beam 10 gas circulation paths 11a, 11b, 12a, 12b, 25, 26, 34 dielectrics 13, 27, 35 heat exchanger
