JP2011155193A - Co2 gas laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はCO2レーザガスを用いたガスレーザ装置におけるパルスレーザ技術に関するものである。 The present invention relates to a pulse laser technology in a gas laser apparatus using a CO 2 laser gas.
パルス幅100ns以下の短パルスCO2レーザの増幅器であって、連続(CW)放電励起されるCO2レーザガスを強制対流により冷却するCO2レーザ増幅器は、強制対流によるガス流の方向が増幅するレーザ光の光軸と実質的に同じ方向であった(例えば特許文献1参照)。すなわち、従来、炭酸ガスレーザには高速軸流型の炭酸ガスレーザが用いられていた(例えば、非特許文献1参照)。 A pulse width less than 100ns of short pulse CO 2 laser amplifier, CO 2 laser amplifier for cooling by forced convection a CO 2 laser gas is continuously (CW) discharge excitation laser the direction of gas flow by forced convection amplifies The direction was substantially the same as the optical axis of the light (see, for example, Patent Document 1). That is, conventionally, a high-speed axial flow type carbon dioxide laser has been used as the carbon dioxide laser (see, for example, Non-Patent Document 1).
高速軸流型の炭酸ガスレーザにおいては、円筒形状の放電管の中でレーザガスが励起される。レーザガスは円筒管の片方の端から、もう一方の端へ流される。レーザ光の光軸も円筒管の中心軸に沿って流れる。すなわちレーザガス流の方向と光軸の方向が平行となる構成である。レーザガス流の方向とは、放電電極の形状によって決まる放電領域内に存在するレーザガスのうち、大部分のレーザガスが流れる方向のことを言う。以下、断りのない限り、ガス流の方向とはこの意味を表すこととする。 In the high-speed axial flow type carbon dioxide laser, the laser gas is excited in a cylindrical discharge tube. Laser gas is flowed from one end of the cylindrical tube to the other end. The optical axis of the laser light also flows along the central axis of the cylindrical tube. That is, the laser gas flow direction and the optical axis direction are parallel to each other. The direction of the laser gas flow refers to a direction in which most of the laser gas flows in the laser gas existing in the discharge region determined by the shape of the discharge electrode. Hereinafter, unless otherwise specified, the direction of gas flow represents this meaning.
炭酸ガスレーザを増幅器として用いるには、共振器ミラーをウィンドウに置きかえればよい。すなわち、発振器から出力されたレーザが、前記増幅器の中で励起されたレーザガスで増幅される。レーザガスはCO2レーザガスを強制対流により冷却し、強制対流によるガス流の方向は、増幅するレーザ光の光軸と実質的に同じ方向である。 In order to use a carbon dioxide laser as an amplifier, the resonator mirror may be replaced with a window. That is, the laser output from the oscillator is amplified by the laser gas excited in the amplifier. The laser gas cools the CO 2 laser gas by forced convection, and the direction of the gas flow by forced convection is substantially the same as the optical axis of the laser beam to be amplified.
特許文献1においては、出力10WのパルスCO2レーザを発振段に配置し、増幅段には、2台のCW(連続波)−CO2レーザを配置している。発振段のパルスCO2レーザは、高い繰り返し周波数(例えば、100kHz)でパルス光を発生することが可能である。この例においては、発振段のパルスCO2レーザが、横モードかつシングルモードで動作し、波長が10μm近傍のレーザビームを発生する。発振段のパルスCO2レーザから増幅段のCW−CO2レーザに入射された低出力のパルス光は、炭酸ガスレーザ内を進行して増幅され、集光性が高くエネルギーも高いレーザビームが、増幅段のCW−CO2レーザから出力される。 In Patent Document 1, a pulse CO 2 laser having an output of 10 W is arranged in an oscillation stage, and two CW (continuous wave) -CO 2 lasers are arranged in an amplification stage. The pulsed CO 2 laser in the oscillation stage can generate pulsed light at a high repetition frequency (for example, 100 kHz). In this example, the pulsed CO 2 laser in the oscillation stage operates in a transverse mode and a single mode, and generates a laser beam having a wavelength in the vicinity of 10 μm. Low-power pulse light incident on the CW-CO 2 laser at the amplification stage from the pulse CO 2 laser at the oscillation stage travels through the carbon dioxide laser and is amplified, and a laser beam with high condensing performance and high energy is amplified. Output from the stage CW-CO 2 laser.
また、発振器として用いた場合の定格5kWのレーザ2台と定格15kWのレーザ1台を直列に接続して増幅し、平均入力10W、パルス幅15nsのパルスレーザを増幅したとき、増幅されたパルスの平均出力が約2kWであると示されている(例えば、非特許文献2参照)。 Also, when used as an oscillator, two lasers with a rating of 5 kW and one laser with a rating of 15 kW are connected in series and amplified, and when a pulse laser with an average input of 10 W and a pulse width of 15 ns is amplified, It is shown that the average output is about 2 kW (see, for example, Non-Patent Document 2).
従来のCO2レーザ増幅器は、パルスレーザの増幅率が小さいという課題があった。本発明では、パルスレーザの増幅率が大きいCO2レーザ装置を提供することを課題とする。具体的には、発振器として用いた場合、定格約5kWの出力を有するCO2レーザ1台を用いて本発明の増幅器を構成し、パルス幅約10nsオーダ、繰り返し周波数100kHz、平均出力10Wのパルスレーザを増幅したとき、増幅されたパルスの平均出力が2kWを超えるものを提供することを課題とする。 The conventional CO 2 laser amplifier has a problem that the amplification factor of the pulse laser is small. An object of the present invention is to provide a CO 2 laser device having a high amplification factor of a pulse laser. Specifically, when used as an oscillator, an amplifier of the present invention is configured by using one CO 2 laser having a rated output of about 5 kW, and a pulse laser having a pulse width of about 10 ns, a repetition frequency of 100 kHz, and an average output of 10 W. It is an object of the present invention to provide a device whose average output of amplified pulses exceeds 2 kW.
また、従来の増幅器において、レーザガス流が光軸方向とほぼ平行であるために、これに起因してレーザガスが放電領域の長辺に沿うように流れるため、レーザガスが加熱されやすいことを見出した。典型的な場合においては、約100度のレーザガスの温度上昇がある。 Further, in the conventional amplifier, since the laser gas flow is substantially parallel to the optical axis direction, the laser gas flows along the long side of the discharge region due to the laser gas flow, so that the laser gas is easily heated. In a typical case, there is a laser gas temperature increase of about 100 degrees.
そこで本発明においては、上記レーザガスの温度上昇を抑制するため、パルス幅100ns以下の短パルスで繰り返し発振するCO2レーザ光を増幅するCO2ガスレーザ装置であってCO2レーザガスの冷却を行うものにおいて、上記増幅するCO2レーザ光の光軸の方向と上記CO2レーザガスの強制対流の流れ方向とのなす角を、上記CO2レーザガスが放電励起される空間の放電断面積と放電長とで決定する構成とした。 Accordingly, in the present invention, in order to suppress the temperature rise of the laser gas, a CO 2 gas laser device that amplifies CO 2 laser light that repeatedly oscillates with a short pulse with a pulse width of 100 ns or less and cools the CO 2 laser gas. , determined by the angle between the direction and the CO 2 flow direction of the forced convection of the laser gas of the optical axis of the CO 2 laser beam to the amplifier, the discharge cross-sectional area of the space above CO 2 laser gas is discharge excitation and the discharge length It was set as the structure to do.
特に、本発明においては、上記増幅するCO2レーザ光の光軸の方向と上記強制対流の流れの方向を上記放電断面積と上記放電長とで決まる所定の角度以上の異なる方向とすることによって、レーザガスが放電領域の短辺に沿って流れる(短辺に沿って流れることの目安は、レーザガスが放電領域を横切る長さが放電領域の体積の3乗根より小さいこと)ようにして、従来と比較してレーザガス温度の上昇を抑制する(温度上昇は数10度と見積もられる)ものである。 In particular, in the present invention, the direction of the optical axis of the CO 2 laser light to be amplified and the direction of the forced convection flow are set to different directions of a predetermined angle or more determined by the discharge cross-sectional area and the discharge length. The laser gas flows along the short side of the discharge region (the guideline for the flow along the short side is that the length of the laser gas crossing the discharge region is smaller than the third root of the volume of the discharge region). As compared with the above, the rise in the laser gas temperature is suppressed (the temperature rise is estimated to be several tens of degrees).
レーザ媒質の小信号利得(小信号利得とは入力が限りなく零に近いときの単位長さあたりの増幅率であり、例えば本文のように、kW級のレーザを用いて入力10Wのレーザを増幅する場合、増幅率の大小は小信号利得の大小によって決まると考えて差し支えない。)は、媒質ガス温度の2.5乗に反比例する(非特許文献:葛本昌樹博士論文「高周波無声放電による炭酸ガスレーザ励起に関する研究」(1991年名古屋大学博士論文)参照)ので、温度上昇は小さい方が望ましい。 Small signal gain of a laser medium (small signal gain is an amplification factor per unit length when the input is close to zero. For example, a kW class laser is used to amplify a 10 W laser as in the text. In that case, the magnitude of the amplification factor can be considered to be determined by the magnitude of the small signal gain.) Is inversely proportional to the medium gas temperature to the power of 2.5. As shown in "Research on CO2 laser excitation" (1991 Nagoya University doctoral dissertation), it is desirable that the temperature rise be small.
本発明では上述のように、上記増幅するCO2レーザ光の光軸の方向と上記強制対流の流れの方向を上記放電断面積と上記放電長とで決まる所定の角度以上の異なる方向とすることによって、レーザガスの温度上昇を抑えることにより、増幅率が大きい(例えば発振器として用いた場合、最大約5kWの出力を有するCO2レーザ媒質を用いて本発明の増幅器を構成し、パルス幅10nsオーダ、繰り返し周波数100kHz、平均出力10Wのパルスレーザを増幅したとき、増幅されたパルスの平均出力が2kWを超える)CO2ガスレーザ装置を提供することを目的とする。 In the present invention, as described above, the direction of the optical axis of the CO 2 laser light to be amplified and the flow direction of the forced convection are set to different directions of a predetermined angle or more determined by the discharge cross-sectional area and the discharge length. By suppressing the temperature rise of the laser gas, the amplification factor is large (for example, when used as an oscillator, the amplifier of the present invention is configured using a CO 2 laser medium having an output of about 5 kW at the maximum, and the pulse width is on the order of 10 ns. An object of the present invention is to provide a CO 2 gas laser device in which when a pulse laser having a repetition frequency of 100 kHz and an average output of 10 W is amplified, the average output of the amplified pulses exceeds 2 kW.
本発明によれば、パルスレーザの増幅率が大きい装置を提供することが可能となる。例えば、適切な共振器ミラーを取り付け、発振器として用いた場合、定格約5kWの出力を有するCO2レーザ媒質を用いて本発明の増幅器を構成し、パルス幅約10nsオーダ、繰り返し周波数100kHz、平均出力10Wのパルスレーザを増幅したとき、増幅されたパルスの平均出力は2kWを超えるものとすることができる効果がある。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide an apparatus with a large amplification factor of a pulse laser. For example, when an appropriate resonator mirror is attached and used as an oscillator, the amplifier of the present invention is configured using a CO 2 laser medium having a rated output of about 5 kW, a pulse width of about 10 ns, a repetition frequency of 100 kHz, and an average output When a 10 W pulse laser is amplified, there is an effect that the average output of the amplified pulses can exceed 2 kW.
実施の形態1.
本発明のパルスCO2レーザ増幅器の斜視図を図1に示す。
図1において、放電電極は上側の放電電極11a、下側の放電電極11bから構成されている。上側の放電電極11a、下側の放電電極11bに対して、ダクト兼ウィンドウホルダ15a、15bが取り付けられている。ダクト兼ウィンドウホルダ15bにダクト16bが、ダクト16bに熱交換器14が、熱交換器14にブロワ13が、ブロワ13にダクト16aが取り付けられている。また、ダクト兼ウィンドウホルダ15aにパルス入力側のウィンドウ12aが、ダクト兼ウィンドウホルダ15bにパルス出力側のウィンドウ12bが取り付けられている。
図1において、レーザガスは対になる放電電極11a、11bによって決まる放電領域において実質的に連続(CW)に放電励起されている。放電励起は放電電極11a、11b間に交流電圧を印加することによって行われる。
Embodiment 1 FIG.
A perspective view of the pulsed CO 2 laser amplifier of the present invention is shown in FIG.
In FIG. 1, the discharge electrode is composed of an upper discharge electrode 11a and a
In FIG. 1, the laser gas is excited to be substantially continuous (CW) in a discharge region determined by the pair of
本実施例のパルスCO2レーザ増幅器は10nsオーダのパルス幅を持つパルスCO2レーザを増幅する。図1においては、レーザガスは対になる放電電極11a、11bによって決まる放電領域において実質的に連続(CW)に放電励起されている。放電励起は放電電極11a、11b間に交流電圧を印加することによって行われる。
レーザガスは放電励起されると分子と電子の衝突等によって温度が上昇する。レーザが正常に動作するためには、レーザガスの温度をある温度以下に保つ必要がある。そのため、レーザガスはブロワ13の働きで強制対流によって循環させ、熱交換器14による冷却を行っている。強制対流の流路はダクト兼ウィンドウホルダ15a、15b、および、ダクト16a、16bであり、ブロワ13から送り出されたレーザガスがダクト16aの内部、ダクト兼ウィンドウホルダ15a、放電電極11a、11bによって決まる放電領域、ダクト兼ウィンドウホルダ15b、ダクト16bの内部、熱交換器14を順に通ってブロワ13に戻ってくる構造である。
パルス入力側のウィンドウ12aはダクト兼ウィンドウホルダ15aに、パルス出力側のウィンドウ12bはダクト兼ウィンドウホルダ15bに、それぞれ保持されている。
The pulse CO 2 laser amplifier of the present embodiment amplifies a pulse CO 2 laser having a pulse width on the order of 10 ns. In FIG. 1, the laser gas is discharged in a substantially continuous (CW) manner in a discharge region determined by the pair of
When the laser gas is excited by discharge, the temperature rises due to collisions between molecules and electrons. In order for the laser to operate normally, it is necessary to keep the temperature of the laser gas below a certain temperature. Therefore, the laser gas is circulated by forced convection by the function of the blower 13 and is cooled by the heat exchanger 14. The forced convection flow paths are duct and
The pulse input side window 12a is held in the duct /
また、レーザガスはブロワ13、熱交換器14、放電電極11a、11b、ダクト16a、16b、ウィンドウホルダ15a、15b、ウィンドウ12a、12b、で閉じられた空間に圧力約50Torrで封じられている。
本実施の形態では、放電励起空間中における強制対流のガス流の方向を、増幅レーザ光の光軸(進行方向)に対して異なる方向にしている。
The laser gas is sealed at a pressure of about 50 Torr in a space closed by the blower 13, the heat exchanger 14, the
In this embodiment, the direction of forced convection gas flow in the discharge excitation space is different from the optical axis (traveling direction) of the amplified laser beam.
このように構成されたパルスCO2レーザ増幅器において、10nsオーダのパルス幅を持つパルスCO2レーザが、ウィンドウ12aを通じて放電電極11a、11bによって決まる放電領域に導入されている。パルスレーザは放電領域にて増幅されたのち、ウィンドウ12bを通して取り出されている。
In the thus configured pulse CO 2 laser amplifier, pulse CO 2 laser having a pulse width of 10ns order have been introduced into the discharge region which is determined by the
さて、前記のとおり構成されたパルスCO2レーザ増幅器においては、従来の増幅器よりもレーザガス温度上昇を抑制することが可能である。この理由について以下に説明する。 Now, in the pulse CO 2 laser amplifier configured as described above, it is possible to suppress an increase in laser gas temperature as compared with a conventional amplifier. The reason for this will be described below.
本発明の増幅器(図1参照)の放電領域周辺を図2に明示して、各長さ・面積の定義をする。すなわち、放電領域について、光軸方向の長さ(放電長)をL、光軸に垂直な断面積、すなわち放電断面の面積(放電断面積に同じ)をSD、レーザビーム断面の面積をSr、レーザガス流のガス流路断面の面積をS、光軸(ここでは光軸方向)とガス流(ここではレーザガス流の方向)とのなす角をθとする。 The periphery of the discharge region of the amplifier of the present invention (see FIG. 1) is clearly shown in FIG. 2, and the length and area are defined. That is, regarding the discharge region, the length in the optical axis direction (discharge length) is L, the cross-sectional area perpendicular to the optical axis, that is, the area of the discharge cross-section (same as the discharge cross-sectional area), S D , r , S is the area of the gas flow path cross section of the laser gas flow, and θ is the angle formed by the optical axis (here, the optical axis direction) and the gas flow (here, the direction of the laser gas flow).
以下、本発明の構成と従来構成において、レーザビームが増幅される領域に同じ放電電力Wdiを投入した場合のレーザガスの温度上昇を比較する。
まず、本発明の構成の場合。図2において、レーザビームが増幅される領域(レーザビーム断面の面積Sr×放電長Lの円柱の領域)にWdiの放電電力を投入することを考える。この図において、放電断面の面積をSD、ガス流路断面の面積をSとしている。できるだけ効率的なガス流路を確保するために、放電空間は直方体形状とし、放電電力を無駄にしない効率的な増幅を行うためのケースとして円形のレーザビームの直径が放電断面の辺の長さとほぼ等しい状態、即ちレーザビーム断面積:Sr≒(π/4)×放電断面積SDでの動作を考え、以下議論をすすめる。
Hereinafter, in the configuration of the present invention and the conventional configuration, the temperature rise of the laser gas when the same discharge power W di is input to the region where the laser beam is amplified will be compared.
First, in the case of the configuration of the present invention. In FIG. 2, it is considered that the discharge power of W di is input to a region where the laser beam is amplified (a laser beam cross-sectional area S r × cylinder region having a discharge length L). In this figure, the area of the discharge cross section is S D and the area of the gas flow path cross section is S. In order to ensure a gas flow path that is as efficient as possible, the discharge space has a rectangular parallelepiped shape, and as a case for efficient amplification without wasting discharge power, the diameter of the circular laser beam is the length of the side of the discharge cross section. Considering the operation in the almost equal state, that is, the laser beam cross-sectional area: S r ≈ (π / 4) × discharge cross-sectional area S D , the following discussion will be made.
放電電力を無駄にしない効率的な増幅を行うためには、放電空間に占めるレーザビームの体積が100%に近ければ近いほど、よい条件である。レーザビームを放電断面に一致する四角形とすれば、放電空間に占めるレーザビームの体積が100%となり、放電電力を最も無駄にしない構成である。 In order to perform efficient amplification without wasting discharge power, the closer the volume of the laser beam in the discharge space is to 100%, the better the condition. If the laser beam is a quadrangle that coincides with the discharge cross section, the volume of the laser beam occupying the discharge space is 100%, and the discharge power is not wasted most.
しかし、一方で、発振器から出射される円形のレーザビームを四角形にするために高価な光学系が必要であることから、四角形のレーザビームを増幅することは現実的ではない。そのため、前記のとおり、レーザビームが円形の条件で放電空間に占めるレーザビームの体積が最大となるような条件にて議論を進める。 However, on the other hand, since an expensive optical system is necessary to make the circular laser beam emitted from the oscillator into a quadrangle, it is not realistic to amplify the quadrangle laser beam. Therefore, as described above, the discussion proceeds under the condition that the volume of the laser beam occupying the discharge space becomes maximum under the circular condition of the laser beam.
放電空間(放電断面積SD×放電長Lの直方体)全体に供給される放電電力をWdとすると、レーザ放電では放電空間内に均一な放電場が形成されていることから、
Wdi=(π/4)×Wd (式1)
である。
If the discharge power supplied to the entire discharge space (discharge cross-sectional area S D × rectangle of discharge length L) is W d , a uniform discharge field is formed in the discharge space in laser discharge,
W di = (π / 4) × W d (Formula 1)
It is.
また、ガスの流量をQ[m3/s]、ガスの体積比熱をC[J/m3K]、放電場を通り抜ける際のガスの温度上昇を
さらに、ガス流量に関して
Q=Sv (式3)
が成り立つ(Sはガス流路の断面積[m2]、vはガスの流速[m/s])。また、
S=sqrt(SD)Lsinθ (式4)
である(sqrt()は平方根を意味する。以下同様)。(式1)(式2)(式3)(式4)より、ガス温度上昇は
(S is the cross-sectional area of the gas flow path [m 2 ], v is the gas flow velocity [m / s]). Also,
S = sqrt (S D ) Lsin θ (Formula 4)
(Sqrt () means a square root. The same applies hereinafter.) From (Formula 1) (Formula 2) (Formula 3) (Formula 4), the gas temperature rise is
一方、図3に示す従来の一般的な増幅器の例において、前記と同じくレーザビームが増幅される領域(レーザビーム断面積Sr×放電長Lの円柱)にWdiの放電電力を投入することを考える。この図において、ガス流路断面の断面積Sは、放電断面積SDに等しく、かつレーザビーム断面積Srにほぼ等しい。 On the other hand, in the example of the conventional general amplifier shown in FIG. 3, the discharge power of W di is input to the region (laser beam cross-sectional area S r × discharge length L cylinder) where the laser beam is amplified as described above. think of. In this figure, the cross-sectional area S of the gas flow path cross section is equal to the discharge cross-sectional area SD and substantially equal to the laser beam cross-sectional area Sr.
できるだけ効率的な増幅を行うためのケースとして円形のレーザビームが実質的に放電断面に一致する状態、すなわちSr=SDの状態を考え、以下議論をすすめる。
放電空間(放電断面積SD×放電長Lの円柱)全体に供給される放電電力をWdとすると、
Wdi=Wd (式6)
である。
As a case for performing amplification as efficiently as possible, a state in which a circular laser beam substantially coincides with the discharge cross section, that is, a state of S r = SD , will be discussed below.
If the discharge power supplied to the entire discharge space (discharge cross-sectional area S D × discharge length L cylinder) is W d ,
W di = W d (Formula 6)
It is.
また、
Q=Sv=SDv (式3a)
となる。
Also,
Q = Sv = S D v (Formula 3a)
It becomes.
(式6)(式2)(式3a)より、ガス温度上昇は
従来例のガス温度上昇(式7)および本発明のガス温度上昇(式5)を図4のグラフにまとめた。従来例のガス温度上昇(式7)および本発明のガス温度上昇(式5)を比較すると、増幅レーザビームに対して、レーザガス流路を下記の(式8)で示す角度だけ異なる方向にすれば、従来例と同じ放電電力をレーザビームが増幅される領域に投入したときのレーザガス温度の上昇を従来例よりも小さくできる(図4参照)。
θ≧arcsin(4/π×sqrt(SD)/L) (式8)
The graph of FIG. 4 shows the conventional gas temperature increase (Formula 7) and the gas temperature increase of the present invention (Formula 5). Comparing the gas temperature rise of the conventional example (Formula 7) and the gas temperature rise of the present invention (Formula 5), the laser gas flow path is shifted in the direction different from the amplified laser beam by the angle shown in the following (Formula 8) For example, the increase in the laser gas temperature when the same discharge power as in the conventional example is input to the region where the laser beam is amplified can be made smaller than that in the conventional example (see FIG. 4).
θ ≧ arcsin (4 / π × sqrt (S D ) / L) (Formula 8)
レーザ媒質の小信号利得は、媒質ガス温度の2.5乗に反比例する(非特許文献:葛本昌樹博士論文「高周波無声放電による炭酸ガスレーザ励起に関する研究」(1991年名古屋大学博士論文)参照)ので、本発明により、レーザ媒質の小信号利得の大きいパルスCO2レーザ増幅器を提供できる。本発明の構成では、小信号利得は約3(1/m)である。 The small signal gain of the laser medium is inversely proportional to the medium gas temperature to the power of 2.5 (see Non-Patent Document: Dr. Masaki Kuzumoto, "Study on CO2 Laser Excitation by High Frequency Silent Discharge" (1991 Nagoya University Doctoral Dissertation)) Therefore, according to the present invention, a pulse CO 2 laser amplifier having a large small signal gain of the laser medium can be provided. In the configuration of the present invention, the small signal gain is about 3 (1 / m).
一例として、発振器として用いた場合最大約5kWの出力を有するCO2レーザ媒質を用いて本発明の増幅器を構成し、パルス幅約10nsオーダ、繰り返し周波数100kHz、平均出力10kWのパルスレーザを増幅したとき、増幅器によって出力が4kW増加し、増幅されたパルスの平均出力は14kWである。 As an example, when an amplifier of the present invention is configured using a CO 2 laser medium having a maximum output of about 5 kW when used as an oscillator, a pulse laser having a pulse width of about 10 ns, a repetition frequency of 100 kHz, and an average output of 10 kW is amplified. The output is increased by 4 kW by the amplifier, and the average output of the amplified pulse is 14 kW.
なお、放電断面積SD=5cm×5cm、放電長L=20cmの場合は、強制対流のガス流の方向と、増幅レーザ光の光軸(進行方向)がなす角θを19度以上とすれば、従来技術よりも増幅性能に優れたパルスCO2レーザ増幅器となる。また、θを90度としたときが、最も大きな効果を発揮する構成となる。 When the discharge cross-sectional area S D = 5 cm × 5 cm and the discharge length L = 20 cm, the angle θ formed by the forced convection gas flow direction and the optical axis (traveling direction) of the amplified laser beam should be 19 degrees or more. For example, the pulse CO 2 laser amplifier is superior in amplification performance than the conventional technology. Further, when θ is 90 degrees, the most effective effect is obtained.
実施の形態2.
実施の形態2について、図5を用いて以下説明する。
本実施の形態2のパルスCO2レーザ増幅器は平均出力10W、パルス幅10nsを持つパルスCO2レーザを増幅する。図5において、放電電極は上側の放電電極21a、下側の放電電極21bから構成されている。上側の放電電極21a、下側の放電電極21bに対して、ダクト兼ウィンドウホルダ25a、25bが取り付けられている。ダクト兼ウィンドウホルダ25bにダクト26bが、ダクト26bに熱交換器24が、熱交換器24にブロワ23が、ブロワ23にダクト26aが取り付けられている。また、ダクト兼ウィンドウホルダ25aにパルス入力側のウィンドウ22aおよびミラー27aが、ダクト兼ウィンドウホルダ25bにパルス出力側のウィンドウ22bおよびミラー27bが取り付けられている。
The second embodiment will be described below with reference to FIG.
The pulse CO 2 laser amplifier according to the second embodiment amplifies a pulse CO 2 laser having an average output of 10 W and a pulse width of 10 ns. In FIG. 5, the discharge electrode is composed of an
図5において、放電電極21a、21b、ウィンドウ22a、22b、ブロワ23、熱交換器24、ダクト兼ウィンドウホルダ25a、25b、ダクト26a、26bは前記実施の形態1と同様であるから説明を省略する。ミラー27a、27bは放電電極21a、21b間の放電領域に導入されたパルスレーザビームの進路を折り返すために設置されている。
本実施の形態2においても、強制対流のガス流の方向を、増幅レーザ光の光軸(進行方向)と異なる方向にしている。
In FIG. 5, the
Also in the second embodiment, the direction of forced convection gas flow is different from the optical axis (traveling direction) of the amplified laser beam.
このように構成されたパルスCO2レーザ増幅器において、10nsオーダのパルス幅を持つパルスCO2レーザがウィンドウ22aを通じて放電領域に導入されている。パルスレーザはミラー27a、27bによって順次折り返され、Z字の形をしたパスにそって進む。パルスCO2レーザがZ型のパスにそって進む間に放電電極21a、21b間の放電領域にて増幅され、そののち、ウィンドウ22bを通して筐体外に取りだされている。
In the thus configured pulse CO 2 laser amplifier, pulse CO 2 laser having a pulse width of 10ns order is introduced into the discharge region through the
図7に本発明の実施の形態2にかかる機能説明図を示す。上記の構成は、ウィンドウ22aからミラー27bに至る光路1、ミラー27bからミラー27aに至る光路2、および、ミラー27aからウィンドウ22bに至る光路3を有する。図7において、「光路1」〜「光路3」で示した太い破線あるいは太い実践は各光路中のレーザビームの中心線を、細い破線は各光路中のレーザビーム半径位置(レーザビーム領域の外縁)を示す。光路1と光路2とはハッチングの部分で同じ空間を共有しており、光路2と光路3も同様に同じ空間を共有する部分がある。光路1と光路3は同じ空間を共有していない。上記の構成においては、各光路中のハッチングした部分に対応する(ハッチング部分を占める)光路長は、ハッチングしていない部分に対応する(ハッチングしていない部分を占める)光路長よりも短くなっている。上記において、光路長とは各光路中のレーザビームの中心線の長さを意味する。
FIG. 7 is a functional explanatory diagram according to the second embodiment of the present invention. The above configuration has an optical path 1 from the
このように構成されたパルスCO2レーザ増幅器においては、従来の増幅器よりもレーザガス温度上昇を抑制することが可能である。これを以下に説明する。
本発明の増幅器(図5参照)の放電領域周辺を図6に明示して、各長さ・面積の定義をする。放電領域を光路に垂直な平面で切った断面を図6の左端に示し、放電断面(この放電断面の面積はSD)とレーザビーム断面(このレーザビーム断面の面積はSr)とを描いた。
In the pulse CO 2 laser amplifier configured as described above, it is possible to suppress an increase in the laser gas temperature as compared with the conventional amplifier. This will be described below.
The periphery of the discharge region of the amplifier of the present invention (see FIG. 5) is clearly shown in FIG. 6, and the length and area are defined. A cross section obtained by cutting the discharge region along a plane perpendicular to the optical path is shown at the left end of FIG. 6, and a discharge cross section (the area of the discharge cross section is S D ) and a laser beam cross section (the area of the laser beam cross section is S r ) are drawn. It was.
本発明の増幅器(図6参照)において、レーザビームが増幅される領域(レーザビーム断面積Sr×放電長Lの円柱×2)にWdiの放電電力を投入することを考える。安定した放電を行うために、放電断面(面積SD)の形状は正方形とする。また、放電電力を無駄にしない効率的な増幅を行うためのケースとして、円形のレーザビームが実質的に放電断面の上下端に接する状態(図6参照)、すなわちレーザビーム断面積:Sr≒π/8×放電断面積(放電断面の面積)SDでの動作を考え、以下議論をすすめる。 In the amplifier of the present invention (see FIG. 6), it is considered that the discharge power of W di is input to a region where the laser beam is amplified (laser beam cross-sectional area S r × cylinder of discharge length L × 2). In order to perform stable discharge, the discharge cross section (area S D ) has a square shape. Further, as a case for performing efficient amplification without wasting discharge power, a state in which a circular laser beam is substantially in contact with the upper and lower ends of the discharge cross section (see FIG. 6), that is, the laser beam cross-sectional area: S r ≈ Considering the operation at π / 8 × discharge cross-sectional area (discharge cross-sectional area) SD , the following discussion will be made.
放電空間(放電断面積SD×放電長Lの直方体)全体に供給される放電電力をWdとすると、レーザ放電では放電空間内に均一な放電場が形成されていることから、
Wdi=(π/8)×Wd (式1a)
である。また、ガスの流量をQ[m3/s]、ガスの体積比熱をC[J/m3K]、放電場を通り抜ける際のガスの温度上昇を
W di = (π / 8) × W d (Formula 1a)
It is. Further, the gas flow rate is Q [m 3 / s], the gas volume specific heat is C [J / m 3 K], and the gas temperature rises when passing through the discharge field.
さらに、ガス流量に関して
Q=Sv (式3)
が成り立つ(Sはガス流路の断面積[m2]、vはガスの流速[m/s])。また、
S=sqrt(SD)Lsinθ (式4)
である。(式1a)(式2)(式4)(式3)より、ガス温度上昇は
(S is the cross-sectional area of the gas flow path [m 2 ], v is the gas flow velocity [m / s]). Also,
S = sqrt (S D ) Lsin θ (Formula 4)
It is. From (Formula 1a) (Formula 2) (Formula 4) (Formula 3), the gas temperature rise is
一方、従来の一般的な増幅器の例(図3参照)において、前記と同じくレーザビームが増幅される領域(レーザビーム断面積Sr×放電長Lの円柱)にWdiの放電電力を投入することを考える。できるだけ効率的な増幅を行うためのケースとして円形のレーザビームが実質的に放電断面に一致する状態、すなわちSr=SDの状態を考え、以下議論をすすめる。 On the other hand, in the conventional general amplifier example (see FIG. 3), the discharge power of W di is applied to the region (laser beam cross-sectional area S r × discharge length L cylinder) where the laser beam is amplified as described above. Think about it. As a case for performing amplification as efficiently as possible, a state in which a circular laser beam substantially coincides with the discharge cross section, that is, a state of S r = SD , will be discussed below.
放電空間(放電断面積SD×放電長Lの円柱)全体に供給される放電電力をWdとすると、
Wdi=Wd (式6)
である。また、
Q=Sv=SDv (式3a)
となる。
If the discharge power supplied to the entire discharge space (discharge cross-sectional area S D × discharge length L cylinder) is W d ,
W di = W d (Formula 6)
It is. Also,
Q = Sv = S D v (Formula 3a)
It becomes.
(式6)(式2)(式4)(式3a)より、ガス温度上昇は
従来例のガス温度上昇(式7)および本項のガス温度上昇(式5a)を比較すると、本発明の構成においては、増幅レーザビームに対して、レーザガス流路を角度
θ≧arcsin(8/π*sqrt(SD)/L) (式8a)
だけ異なる方向にすれば、従来例と同じ放電電力をレーザビームが増幅される領域に投入したときのレーザガス温度の上昇を小さくすることができる。
Comparing the gas temperature rise of the conventional example (Formula 7) and the gas temperature rise of this section (Formula 5a), in the configuration of the present invention, the angle θ ≧ arcsin (8 / arcsin (8 / π * sqrt (S D ) / L) (Formula 8a)
If the direction is different only, the increase in the laser gas temperature when the same discharge power as that in the conventional example is applied to the region where the laser beam is amplified can be reduced.
レーザ媒質の小信号利得は媒質ガス温度の2.5乗に反比例する(出典:葛本昌樹博士論文「高周波無声放電による炭酸ガスレーザ励起に関する研究」)ので、本発明によりレーザ媒質の小信号利得の大きいパルスCO2レーザ増幅器を提供できる。 Since the small signal gain of the laser medium is inversely proportional to the medium gas temperature to the power of 2.5 (Source: Dr. Masaki Kuzumoto, “Research on Carbon Dioxide Laser Excitation by High Frequency Silent Discharge”), the present invention reduces the small signal gain of the laser medium. A large pulse CO 2 laser amplifier can be provided.
例えば、発振器として用いた場合、定格約5kWの出力を有するCO2レーザ媒質を用いて本発明の増幅器を構成し、パルス幅約10nsオーダ、繰り返し周波数100kHz、平均出力10Wのパルスレーザを増幅したとき、増幅されたパルスの平均出力は約2kWである。 For example, when used as an oscillator, when an amplifier of the present invention is configured using a CO 2 laser medium having a rated output of about 5 kW, a pulse laser having a pulse width of about 10 ns, a repetition frequency of 100 kHz, and an average output of 10 W is amplified. The average power of the amplified pulses is about 2 kW.
なお、放電断面積SD=5cm×5cm、放電長L=20cmの場合、強制対流のガス流の方向と、増幅レーザ光の光軸(進行方向)がなす角θを40度以上とすれば、従来技術よりも増幅性能に優れたパルスCO2レーザ増幅器となる。また、θを90度としたときが、最も大きな効果を発揮する構成となる。 When the discharge cross-sectional area S D = 5 cm × 5 cm and the discharge length L = 20 cm, the angle θ formed by the direction of forced convection gas flow and the optical axis (traveling direction) of the amplified laser beam is 40 degrees or more. Thus, the pulse CO 2 laser amplifier has a higher amplification performance than the conventional technique. Further, when θ is 90 degrees, the most effective effect is obtained.
また、パルス幅約10nsオーダ、繰り返し周波数100kHzにおいて平均出力10Wオーダの比較的パワーの小さな入力では増幅器の利得はg0(g0=単位長さあたりの小信号利得)×(レーザビームと媒質の相互作用長)であるから、レーザビームが同一の媒質の異なる位置を2度以上通過することにより、レーザビームと媒質の相互作用長を長くすることができ、比較的パワーの小さなレーザビームを従来方式よりも高効率で増幅できる。すなわち、本発明の効果は、従来よりも大きい電力をレーザビームが増幅される領域に投入できる構成において、比較的パワーの小さなレーザビームを従来方式よりも高効率で増幅したことである。 Further, the gain of the amplifier is g 0 (g 0 = small signal gain per unit length) × (the laser beam and the medium) at an input with a relatively small power of an average output of 10 W at a pulse width of about 10 ns and a repetition frequency of 100 kHz. The interaction length between the laser beam and the medium can be increased by allowing the laser beam to pass through the different positions of the same medium more than twice. Can be amplified with higher efficiency than the system. That is, the effect of the present invention is that a laser beam having a relatively small power is amplified with higher efficiency than the conventional method in a configuration in which a larger power than the conventional one can be input to the region where the laser beam is amplified.
なお、上記の実施例ではパルスCO2レーザがZ字形状のパスにそって増幅されているが、パルスCO2レーザがZ字形状以外の形状の折り返しパスであってもよい。また、増幅器に入射する前に複数のパルスレーザビームとしておいて、それぞれのパルスレーザビームが増幅器において並列に増幅される構成であってもよい。前記の、Z型以外の折り返しパスを用いた構成や増幅器において並列に増幅される構成であっても、本実施例と同様の効果を奏する。 In the above embodiment, the pulse CO 2 laser is amplified along the Z-shaped path. However, the pulse CO 2 laser may be a folded path other than the Z-shaped path. Further, a configuration may be adopted in which a plurality of pulse laser beams are amplified before being incident on the amplifier, and the respective pulse laser beams are amplified in parallel in the amplifier. The same effects as those of the present embodiment can be obtained even with the above-described configuration using a folded path other than the Z-type or the configuration in which the amplifier is amplified in parallel.
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3におけるパルスCO2レーザ増幅システムの一例を示す図である。図8において、パルス増幅器31および32は実施の形態2で述べたパルス増幅器であり、パルス増幅器33、34、35は実施の形態1で述べたパルス増幅器を示す。
平均出力10W、パルス幅10nsを持つパルスCO2レーザがパルスCO2レーザ増幅器31、レーザビーム整形光学系36、パルスCO2レーザ増幅器32、レーザビーム整形光学系37、パルスCO2レーザ増幅器33、レーザビーム整形光学系38、パルスCO2レーザ増幅器34、レーザビーム整形光学系39、パルスCO2レーザ増幅器35を順に通過して増幅され、最終的に平均出力20kWのCO2レーザを得る。レーザビーム整形光学系36、37、38、39は、それぞれ後に続くパルスCO2レーザ増幅器32、33、34、35に対して実施の形態1および実施の形態2で説明した最適な大きさのレーザビームを供給する役割を持つ。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a pulsed CO 2 laser amplification system according to
Average output 10 W, pulse CO 2 laser pulses CO 2 laser amplifier 31 having a pulse width 10 ns, the laser beam shaping
実施の形態3においては、各段に配置されたパルス増幅器31、32、33、34、35の放電領域の寸法は等しい。したがって、前段に配置された実施の形態2(図5参照)のパルス増幅器と後段に配置された実施の形態1(図1参照)のパルス増幅器を比較すると、実施の形態2の装置が実施の形態1の装置にくらべて、レーザビームの断面積が1/4であり、レーザビームと媒質(放電励起レーザガス)の相互作用長が約3倍である。
すなわち、仮に同じパワーのレーザビームを実施の形態1もしくは実施の形態2で増幅することを考えた場合、実施の形態2の装置が実施の形態1の装置にくらべて、レーザビームの光強度が4倍であり、レーザビームと媒質(放電励起レーザガス)の相互作用長が約3倍であることになる。
In the third embodiment, the sizes of the discharge regions of the
That is, if it is considered that the laser beam having the same power is amplified in the first or second embodiment, the light intensity of the laser beam is higher in the apparatus of the second embodiment than in the apparatus of the first embodiment. The interaction length of the laser beam and the medium (discharge excitation laser gas) is about 3 times.
実施の形態1および実施の形態2において、飽和強度は1kWオーダとなるため、飽和強度よりも十分低い平均出力10Wオーダのパルスを増幅する場合は、利得の飽和はほとんど無視できるため、実施の形態1の装置に比べて相互作用長が約3倍長い実施の形態2の装置の方が、増幅率が数倍高い。 In the first embodiment and the second embodiment, the saturation intensity is on the order of 1 kW. Therefore, when a pulse with an average output of 10 W order sufficiently lower than the saturation intensity is amplified, the saturation of the gain is almost negligible. The device of the second embodiment, whose interaction length is about three times longer than that of the first device, has a gain several times higher.
一方、飽和強度と等しいかそれよりもパワーの大きいレーザビームを増幅する場合は利得飽和の影響が有意に存在し、実施の形態1の装置の方が、増幅率が数倍高い。
本実施の形態においては、出力数10Wクラスのレーザビームの増幅性能に適した実施の形態2のパルス増幅器を前段に、出力数kWクラスのレーザビームの増幅性能に適した実施の形態1のパルス増幅器を後段に配し、増幅システム全体を効率化している。
On the other hand, when a laser beam having a power equal to or greater than the saturation intensity is amplified, the effect of gain saturation is significant, and the amplification factor of the apparatus of the first embodiment is several times higher.
In the present embodiment, the pulse amplifier according to the second embodiment suitable for the amplification performance of the laser beam with the output number of 10 W class is preceded by the pulse amplifier according to the first embodiment suitable for the amplification performance of the laser beam with the output number of kW class. An amplifier is arranged in the subsequent stage to improve the efficiency of the entire amplification system.
なお、本実施の形態においては、5台の直列で増幅システムを構成したが、実施の形態1または実施の形態2の増幅器を含む2つ以上の増幅器を直列に接続して構成した増幅器ならば同様の効果を奏しうる。 In this embodiment, the amplification system is configured by five units in series. However, if the amplifier is configured by connecting two or more amplifiers including the amplifier of the first embodiment or the second embodiment in series, Similar effects can be achieved.
実施の形態4.
図9はこの発明の実施の形態4におけるパルスCO2レーザ増幅システムの一例を示す図である。図9において、パルス増幅器31、32、41、42は実施の形態2で述べたパルス増幅器であり、パルス増幅器33、34、35、43、44、45は実施の形態1で述べたパルス増幅器を示す。
平均出力10W、パルス幅10nsを持つパルスCO2レーザがビームスプリッタ30に入射し、出力5Wの2本のレーザビームに分割されている。前記2本のレーザビームのうち1本のレーザビームはパルスCO2レーザ増幅器31、レーザビーム整形光学系36、パルスCO2レーザ増幅器32、レーザビーム整形光学系37、パルスCO2レーザ増幅器33、レーザビーム整形光学系38、パルスCO2レーザ増幅器34、レーザビーム整形光学系39、パルスCO2レーザ増幅器35を順に通過して増幅され、最終的に平均出力約20kWのCO2レーザを得る。前記2本のレーザビームのうち、もう1本のレーザビームはパルスCO2レーザ増幅器41、レーザビーム整形光学系46、パルスCO2レーザ増幅器42、レーザビーム整形光学系47、パルスCO2レーザ増幅器43、レーザビーム整形光学系48、パルスCO2レーザ増幅器44、レーザビーム整形光学系49、パルスCO2レーザ増幅器45を順に通過して増幅され、最終的に平均出力約20kWのCO2レーザを得る。レーザビーム整形光学系36、37、38、39は、各々、後に続くパルスCO2レーザ増幅器32、33、34、35に、レーザビーム整形光学系46、47、48、49は、各々、後に続くパルスCO2レーザ増幅器42、43、44、45に対して、実施の形態1および実施の形態2で説明した最適な径のレーザビームを供給する役割を持つ。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a pulsed CO 2 laser amplification system according to
A pulse CO 2 laser having an average output of 10 W and a pulse width of 10 ns is incident on the
実施の形態4においては、各段に配置されたパルス増幅器31、32、33、34、35、41、42、43、44、45の計10個の放電領域の寸法はすべて等しく設定されている。したがって、前段に配置された実施の形態2(図5参照)のパルス増幅器と後段に配置された実施の形態1(図1参照)のパルス増幅器を比較すると、実施の形態2の装置が実施の形態1の装置にくらべて、レーザビームの断面積が1/4であり、レーザビームと媒質(放電励起レーザガス)の相互作用長が約3倍である。
すなわち、仮に同じパワーのレーザビームを実施の形態1もしくは実施の形態2で増幅することを考えた場合、実施の形態2の装置が実施の形態1の装置にくらべて、レーザビームの光強度が4倍であり、レーザビームと媒質(放電励起レーザガス)の相互作用長が約3倍であることになる。
In the fourth embodiment, all the discharge areas of the
That is, if it is considered that the laser beam having the same power is amplified in the first or second embodiment, the light intensity of the laser beam is higher in the apparatus of the second embodiment than in the apparatus of the first embodiment. The interaction length of the laser beam and the medium (discharge excitation laser gas) is about 3 times.
実施の形態1および実施の形態2において、飽和強度は1kWオーダとなるため、飽和強度よりも十分低い平均出力10Wオーダのパルスを増幅する場合は、利得の飽和はほとんど無視できるため、実施の形態1の装置に比べて相互作用長が約3倍長い実施の形態2の装置の方が、増幅率が数倍高い。 In the first embodiment and the second embodiment, the saturation intensity is on the order of 1 kW. Therefore, when a pulse with an average output of 10 W order sufficiently lower than the saturation intensity is amplified, the saturation of the gain is almost negligible. The device of the second embodiment, whose interaction length is about three times longer than that of the first device, has a gain several times higher.
一方、飽和強度と等しいかそれよりもパワーの大きいレーザビームを増幅する場合は利得飽和の影響が有意に存在し、実施の形態1の装置の方が、増幅率が数倍高い。
本実施の形態においては、出力数10Wクラスのレーザビームの増幅性能に適した実施の形態2のパルス増幅器を前段に、出力数kWクラスのレーザビームの増幅性能に適した実施の形態1のパルス増幅器を後段に配し、増幅システム全体を効率化している。
On the other hand, when a laser beam having a power equal to or greater than the saturation intensity is amplified, the effect of gain saturation is significant, and the amplification factor of the apparatus of the first embodiment is several times higher.
In the present embodiment, the pulse amplifier according to the second embodiment suitable for the amplification performance of the laser beam with the output number of 10 W class is preceded by the pulse amplifier according to the first embodiment suitable for the amplification performance of the laser beam with the output number of kW class. An amplifier is arranged in the subsequent stage to improve the efficiency of the entire amplification system.
また、本実施の形態においては、図9には描かれていないが、図9において増幅前のパルスレーザ光を発生する発振器1台のレーザビームを分割し、並列に増幅しており、発振器は1台である。一方、実施の形態3のシステムを2組用意した場合は、発振器を2台要する。本実施の形態は、実施の形態3のシステムを2つ用意したときと同様の出力、すなわち約20kWのレーザビーム2本を、実施の形態3のシステムを2つ用意したときとくらべて発振器が1台少ない構成で得ている。発振器は光学結晶を含むため増幅器に比べて高価である。本実施の形態では、実施の形態3のシステムを2つ用意したときとくらべて、安価なシステムを提供できる。 In this embodiment, although not shown in FIG. 9, the laser beam of one oscillator that generates pulse laser light before amplification in FIG. 9 is divided and amplified in parallel. One. On the other hand, when two sets of the system of the third embodiment are prepared, two oscillators are required. In this embodiment, the output is the same as when two systems of the third embodiment are prepared, that is, two laser beams of about 20 kW, and the oscillator is compared with two systems of the third embodiment. Obtained with one less configuration. Since an oscillator includes an optical crystal, it is more expensive than an amplifier. In the present embodiment, an inexpensive system can be provided as compared with the case where two systems of the third embodiment are prepared.
なお、本実施の形態においては、5台の直列×2並列で増幅システムを構成したが、実施の形態1または実施の形態2の増幅器を含む2つ以上の増幅器を直列または並列に接続して構成した増幅器ならば同様の効果を奏しうる。
In this embodiment, the amplification system is configured by 5 series × 2 parallel, but two or more amplifiers including the amplifier of Embodiment 1 or
1 放電管、6a、6b 放電電極、11a、11b 放電電極、12a、12b ウィンドウ、13 ブロワ、14 熱交換器、15a、15b ダクト兼ウィンドウホルダ、16a、16b ダクト、21a、21b 放電電極、22a、22b ウィンドウ、23 ブロワ、24 熱交換器、25a、25b ダクト兼ウィンドウホルダ、26a、26b ダクト、27a、27b ミラー、29a、29b 放電電極、30 ビームスプリッタ、31、32、33、34、35、41、42、43、44、45 パルスCO2レーザ増幅器、36、37、38、39、46、47、48、49 レーザビーム整形光学系。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge tube, 6a, 6b Discharge electrode, 11a, 11b Discharge electrode, 12a, 12b Window, 13 Blower, 14 Heat exchanger, 15a, 15b Duct and window holder, 16a, 16b Duct, 21a, 21b Discharge electrode, 22a, 22b Window, 23 Blower, 24 Heat exchanger, 25a, 25b Duct and window holder, 26a, 26b Duct, 27a, 27b Mirror, 29a, 29b Discharge electrode, 30 Beam splitter, 31, 32, 33, 34, 35, 41 , 42, 43, 44, 45 Pulse CO 2 laser amplifier, 36, 37, 38, 39, 46, 47, 48, 49 Laser beam shaping optical system.
Claims (6)
上記増幅するCO2レーザ光の光軸の方向と上記CO2レーザガスの強制対流の流れ方向とのなす角を、上記CO2レーザガスが放電励起される空間の放電断面積と放電長とで決定することを特徴とするCO2ガスレーザ装置。 A CO 2 gas laser device that amplifies CO 2 laser light that repeatedly oscillates with a short pulse with a pulse width of 100 ns or less, and cools the CO 2 laser gas by circulating the CO 2 laser gas excited by continuous discharge by forced convection. In things,
The angle between the direction and the CO 2 flow direction of the forced convection of the laser gas of the optical axis of the CO 2 laser beam to the amplifier, the CO 2 laser gas is determined by the discharge cross-sectional area of the space to be discharged excited discharge length A CO 2 gas laser device.
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