JP2017028211A - Gas laser oscillation device - Google Patents

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恵太 井上
Keita Inoue
恵太 井上
智浩 持山
Tomohiro Mochiyama
智浩 持山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas laser oscillation device that enables prevention of discharge transition of an insulation joint portion and reduction of the loss in the insulation joint portion, and can efficiently achieve a laser beam having a large output.SOLUTION: A gas laser oscillation device comprises a discharge unit for exciting a laser medium, a blower for blowing laser gas as the laser medium, a laser gas flow path for connecting the discharge unit and the blower, at least two or more mirrors arranged on the axis of the discharge unit, and a connection unit for insulating and coupling the mirrors and the space of the discharge unit. The connection unit is provided with a transmission plate that transmits a laser beam therethrough and segments the space on the mirror side and the space on the side of the discharge unit and the laser gas flow path.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ガスを媒質としてレーザを発生するガスレーザ発振装置に関し、特に、ガス媒質の励起放電の安定性向上に関するものである。   The present invention relates to a gas laser oscillating device that generates a laser using a gas as a medium, and more particularly to improving the stability of excitation discharge of a gas medium.

図4を用いて、従来のガスレーザ発振装置について説明する。   A conventional gas laser oscillation apparatus will be described with reference to FIG.

ガスレーザ発振装置では、レーザ媒質となる炭酸ガス等の混合ガス(以下レーザガスと称する)をガラス等の放電管901内に導入する。そして、管内へ電界を印加して放電させることによりレーザ光を発生させる。キロワットクラスの高出力レーザでは混合ガスは放電管901に封入されるのではなく、常に新しいガスを放電空間905へ流入させて循環させる方式がとられる。   In the gas laser oscillation device, a mixed gas such as carbon dioxide (hereinafter referred to as laser gas) serving as a laser medium is introduced into a discharge tube 901 such as glass. A laser beam is generated by applying an electric field into the tube and discharging it. In the high-power laser of the kilowatt class, the mixed gas is not enclosed in the discharge tube 901, but a system in which new gas is always introduced into the discharge space 905 and circulated is used.

このような循環方式のガスレーザ発振装置には同軸流型と3軸直交型とがある。同軸流型のガスレーザ発振装置では、レーザガスの流れる方向909、放電の方向、対向配置されたミラー906、907間で共振されるレーザビーム908を取り出す方向が同じであり、取り出されたレーザビームを、例えば被加工物に照射することで被加工物を切断するなどの加工が行われる。   Such a circulation type gas laser oscillator includes a coaxial flow type and a three-axis orthogonal type. In the coaxial flow type gas laser oscillation device, the laser gas flow direction 909, the discharge direction, and the direction in which the laser beam 908 resonated between the mirrors 906 and 907 arranged opposite to each other are the same. For example, processing such as cutting the workpiece by irradiating the workpiece is performed.

放電空間905とミラー906、907の間は絶縁を保つために絶縁接合部914を設けている。また、ガス流に含まれる微量の不純物がミラーへ付着してレーザ発振効率の低下などを引き起こすことを防止するために、ミラー906、907を絶縁接合部914によりガス流から離し、ガス流がミラー近傍を流れない構造がとられる。   An insulating junction 914 is provided between the discharge space 905 and the mirrors 906 and 907 in order to maintain insulation. Further, in order to prevent a very small amount of impurities contained in the gas flow from adhering to the mirror and causing a decrease in laser oscillation efficiency, the mirrors 906 and 907 are separated from the gas flow by the insulating joint 914, and the gas flow is mirrored. A structure that does not flow in the vicinity is taken.

絶縁性は温度に依存するため、絶縁接合部914を外部からの送風924により冷却して絶縁接合部914の温度上昇を抑制するようにしていた(例えば、特許文献1を参照)。   Since the insulation depends on the temperature, the insulation bonding portion 914 is cooled by an air blower 924 from the outside to suppress the temperature rise of the insulation bonding portion 914 (see, for example, Patent Document 1).

特開2013−247122号公報JP 2013-247122 A

しかしながら、従来のガスレーザ発振装置では、絶縁接合部への放電移行と絶縁接合部における損失の増大という2つの問題をかかえている。   However, the conventional gas laser oscillation device has two problems, namely, the discharge transfer to the insulating junction and the increase of the loss in the insulating junction.

絶縁接合部内ではレーザガスが循環しないため、放電空間で発生する熱の伝熱や輻射、ミラー表面での散乱光の照射などにより熱がこもりやすく温度が上昇しやすい傾向がある。このようにして絶縁接合部の温度が上昇すると、絶縁接合部内部空間において放電開始電圧が低下する。   Since the laser gas does not circulate in the insulating junction, heat tends to be trapped due to heat transfer and radiation of heat generated in the discharge space, irradiation of scattered light on the mirror surface, etc., and the temperature tends to rise. When the temperature of the insulating junction increases in this way, the discharge start voltage decreases in the internal space of the insulating junction.

そのため、本来であれば、放電空間で放電することで適切な共振状態を得ることができるが、上記のような理由により、絶縁接合部内部が高温になり放電開始電圧が低下すると、こちらに放電が移行するという問題が発生していた。   Therefore, originally, an appropriate resonance state can be obtained by discharging in the discharge space. However, for the reasons described above, when the temperature inside the insulating junction becomes high and the discharge start voltage decreases, the discharge starts here. Had a problem of migrating.

放電が移行すると絶縁接合部内部の温度が急激に上昇し、ミラーなどの周辺部材の耐熱温度を超え、損傷を発生させる原因となっていた。   When the discharge shifts, the temperature inside the insulating junction rapidly rises, exceeds the heat resistance temperature of peripheral members such as mirrors, and causes damage.

また、上記放電移行を防ぐために絶縁接合部の長さが必要以上に長くなり、絶縁接合部内部をレーザビームが通過するときの損失が増大し、高効率なガスレーザ発振装置を実現する妨げとなっていた。   In addition, the length of the insulating junction becomes longer than necessary to prevent the discharge transition, and the loss when the laser beam passes through the inside of the insulating junction increases, which hinders the realization of a highly efficient gas laser oscillation device. It was.

たしかに、絶縁接合部を外部からの送風により冷却し絶縁接合部の温度上昇を抑制するは、放電移行を防止することに対して一定の効果を得ることができる。しかし、絶縁接合部内の放電開始電圧を放電空間と同程度以上まで上げることはできないため、絶縁接合部の長さが放電空間の長さ以上必要となる。   Certainly, cooling the insulating joint portion by blowing air from the outside to suppress the temperature rise of the insulating joint portion can provide a certain effect for preventing discharge transition. However, since the discharge start voltage in the insulating junction cannot be increased to the same level or more as that of the discharge space, the length of the insulating junction is required to be longer than the length of the discharge space.

そのため、板金切断や溶接などの用途拡大のため、顧客から大出力化を求められる昨今のガスレーザ発振装置において、高効率かつ大出力のガスレーザ発振装置を実現するには上記手段では損失低減の観点からは不十分であり、より大きな効果を得ることができる構成が求められていた。   Therefore, in order to realize a highly efficient and high-power gas laser oscillation device in recent gas laser oscillation devices that require a large output from customers in order to expand applications such as sheet metal cutting and welding, the above means from the viewpoint of loss reduction Is insufficient, and a configuration capable of obtaining a greater effect has been demanded.

上記課題を解決するために、本開示の実施の形態に係るガスレーザ発振装置は、レーザ媒体を励起する放電部と、前記レーザ媒体であるレーザガスを送風する送風部と、前記放電部と前記送風部とを接続するレーザガス流路と、前記放電部の軸上に配置された少なくとも2枚以上のミラーと、前記ミラーと前記放電部の空間を絶縁かつ結合する接続部を有し、前記接続部にはレーザ光を透過し、かつ、前記ミラー側の空間と前記放電部及び前記レーザガス流路側の空間を分断する透過板を備えたものである。   In order to solve the above problems, a gas laser oscillation apparatus according to an embodiment of the present disclosure includes a discharge unit that excites a laser medium, a blower that blows a laser gas that is the laser medium, the discharge unit, and the blower. A laser gas flow path for connecting the discharge section, at least two or more mirrors disposed on the axis of the discharge section, and a connection section for insulating and coupling the space between the mirror and the discharge section. Is provided with a transmission plate that transmits laser light and divides the space on the mirror side and the space on the discharge portion and the laser gas flow path side.

上記の構成により、本発明に係るガスレーザ発振装置では、放電空間と絶縁接続部を遮断しガス圧差を設けることで、絶縁接合部の放電開始電圧が高まり、絶縁接合部の放電移行防止と絶縁接合部内での損失低減を可能にし、効率よく大出力のレーザビームを得ることができる。   With the above configuration, in the gas laser oscillation device according to the present invention, the discharge start voltage of the insulating junction is increased by cutting off the discharge space and the insulating connection portion and providing a gas pressure difference, thereby preventing the discharge transition of the insulating junction and the insulating junction. It is possible to reduce the loss within the unit, and to obtain a high-power laser beam efficiently.

実施の形態1に係るガスレーザ発振装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a gas laser oscillation apparatus according to Embodiment 1. FIG. パッシェンの法則によるガス圧と放電距離の積と放電開始電圧の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the product of the gas pressure and discharge distance by Paschen's law, and a discharge start voltage. 実施の形態1に係るガスレーザ発振装置の絶縁接合部の異なる変形例を示す図である。It is a figure which shows the modified example from which the insulation junction part of the gas laser oscillation apparatus which concerns on Embodiment 1 differs. 従来技術に係るガスレーザ発振装置の構成図である。It is a block diagram of the gas laser oscillation apparatus which concerns on a prior art.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted.

(実施の形態1)
図1に本発明の実施の形態の一例に係るガスレーザ発振装置の構成を示す。ガスレーザ発振装置100は、放電管101と、電極102、103と、電源104と、全反射鏡106と、部分反射鏡107と、レーザガス流路110と、送風部111と、熱交換器112、113と、絶縁接合部114と、絶縁保持体115と、透過板116を有している。さらに内部の吸排気のために、レーザガスボンベ128と、排気部117と、第1の排気弁118および第2の排気弁119と、第1の排気経路120および第2の排気経路121と、第1のレーザガス導入口122および第2のレーザガス導入口123と、第1のレーザガス供給路124および第2のレーザガス供給路125と、第1の供給弁126および第2の供給弁127を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration of a gas laser oscillation apparatus according to an example of an embodiment of the present invention. The gas laser oscillation apparatus 100 includes a discharge tube 101, electrodes 102 and 103, a power source 104, a total reflection mirror 106, a partial reflection mirror 107, a laser gas flow path 110, a blower 111, and heat exchangers 112 and 113. And an insulating joint 114, an insulation holder 115, and a transmission plate 116. Further, for internal intake and exhaust, the laser gas cylinder 128, the exhaust part 117, the first exhaust valve 118 and the second exhaust valve 119, the first exhaust path 120 and the second exhaust path 121, and the first 1 laser gas inlet 122 and second laser gas inlet 123, a first laser gas supply path 124 and a second laser gas supply path 125, a first supply valve 126 and a second supply valve 127 are provided. .

放電管101は耐熱性のホウケイ酸ガラス等の誘電体からなり、電極102、103は放電管101の周辺に設けられ、電源104は電極102、103に接続される。電極102、103の間に挟まれた放電管101内で放電空間105が形成される。放電部は以上のように構成される。   The discharge tube 101 is made of a dielectric such as heat-resistant borosilicate glass, the electrodes 102 and 103 are provided around the discharge tube 101, and the power source 104 is connected to the electrodes 102 and 103. A discharge space 105 is formed in the discharge tube 101 sandwiched between the electrodes 102 and 103. The discharge part is configured as described above.

また、本実施の形態では2つのミラーを有している例を示している。2つのミラーの全反射鏡106と部分反射鏡107は、放電空間105の両端に固定配置され、光共振器を形成している。レーザビーム108は部分反射鏡107より出力される。   In this embodiment, an example in which two mirrors are provided is shown. Two total reflection mirrors 106 and partial reflection mirrors 107 are fixedly disposed at both ends of the discharge space 105 to form an optical resonator. The laser beam 108 is output from the partial reflection mirror 107.

レーザガス流109は放電管101と接続されたレーザガス流路110内を送風部111により循環しており、その流速は放電空間105にて約100m/secを得ている。熱交換器112、113は放電空間105と送風部111の運転により上昇したレーザガスの温度を下げる役割を有す。   The laser gas flow 109 circulates in the laser gas flow path 110 connected to the discharge tube 101 by the blower 111, and the flow velocity is about 100 m / sec in the discharge space 105. The heat exchangers 112 and 113 have a role of lowering the temperature of the laser gas that has risen due to the operation of the discharge space 105 and the blower 111.

放電管101に設けられた電極102、103には放電のため高電圧が印加されるため、放電管101と全反射鏡106、部分反射鏡107の間は絶縁接合部114により接続されている。また、放電管101自身も絶縁保持体115により保持されている。   Since a high voltage is applied to the electrodes 102 and 103 provided in the discharge tube 101 for discharge, the discharge tube 101 and the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107 are connected by an insulating junction 114. Further, the discharge tube 101 itself is also held by the insulating holder 115.

透過板116は、ミラー側、即ち、全反射鏡106および部分反射鏡107側の空間と、放電部およびレーザガス流路側の空間に、絶縁接合部114内の空間を分断する。   The transmission plate 116 divides the space in the insulating junction 114 into the mirror side, that is, the space on the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107 side, and the space on the discharge part and laser gas flow path side.

排気部117は、透過板116により分断されたミラー側の空間と放電部およびレーザガス流路側の空間を減圧させるために用いる。ロータリーポンプなどの真空ポンプを用いることが一般的である。排気の有無は、ミラー側の空間では第1の排気経路120を介し第1の排気弁118の開閉にて行う。放電部およびレーザガス流路側の空間では第2の排気経路121を介し第2の排気弁119の開閉にて行う。   The exhaust unit 117 is used to depressurize the space on the mirror side and the space on the discharge unit and laser gas flow path side separated by the transmission plate 116. It is common to use a vacuum pump such as a rotary pump. Exhaust is performed by opening / closing the first exhaust valve 118 via the first exhaust path 120 in the mirror side space. In the space on the discharge part and laser gas flow path side, the second exhaust valve 119 is opened and closed via the second exhaust path 121.

また、上述の2種類の空間はそれぞれレーザガス導入口を有している。ミラー側の空間では、第1の供給弁126の開閉によりレーザガスボンベ128から第1のレーザガス供給路124と第1のレーザガス導入口122を介して新しいガスが供給される。放電部およびレーザガス流路側の空間では、第2の供給弁127の開閉によりレーザガスボンベ128から第2のレーザガス供給路125と第2のレーザガス導入口123を介して新しいガスが供給される。   Each of the two types of spaces described above has a laser gas inlet. In the mirror-side space, new gas is supplied from the laser gas cylinder 128 through the first laser gas supply path 124 and the first laser gas inlet 122 by opening and closing the first supply valve 126. In the space on the discharge part and the laser gas flow path side, new gas is supplied from the laser gas cylinder 128 via the second laser gas supply path 125 and the second laser gas inlet 123 by opening and closing the second supply valve 127.

以上が本発明の実施の形態に係るガスレーザ発振装置の構成である。次にその動作について説明する。   The above is the configuration of the gas laser oscillation apparatus according to the embodiment of the present invention. Next, the operation will be described.

送風部111より送り出されたレーザガスは、レーザガス流路110を通り放電管101内へ導入される。この状態で電源104に接続された電極102、103から放電空間105へ高電圧を印加し放電を発生させる。   The laser gas sent out from the blower 111 is introduced into the discharge tube 101 through the laser gas flow path 110. In this state, a high voltage is applied to the discharge space 105 from the electrodes 102 and 103 connected to the power source 104 to generate a discharge.

放電空間105内のレーザガスは、この放電エネルギを得て励起され、その励起されたレーザガスは全反射鏡106と部分反射鏡107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107からレーザビーム108が出力される。このレーザビーム108がレーザ加工等の用途に用いられる。   The laser gas in the discharge space 105 is excited by obtaining this discharge energy, and the excited laser gas is brought into a resonance state by an optical resonator formed by the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107, and the laser is emitted from the partial reflection mirror 107. A beam 108 is output. This laser beam 108 is used for applications such as laser processing.

次に本発明の実施の形態に係るガスレーザ発振装置の特徴部分について説明する。   Next, features of the gas laser oscillation apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

本発明では透過板116により絶縁接合部114内でミラー側の空間と放電部およびレーザガス流路側の空間を分断し、ミラー側の空間を排気部117により減圧することで、ミラー側の空間のガス圧を放電部およびレーザガス流路側の空間のガス圧以下とすることを特徴としている。その手順を以下に説明する。   In the present invention, the mirror-side space, the discharge portion, and the laser gas flow path-side space are divided in the insulating bonding portion 114 by the transmission plate 116, and the mirror-side space is decompressed by the exhaust portion 117, so that the gas in the mirror-side space is reduced. The pressure is set to be equal to or lower than the gas pressure in the space on the discharge part and laser gas flow path side. The procedure will be described below.

ガスレーザ発振装置を起動する際、始めに第1の供給弁126および第2の供給弁127を閉じ、且つ第1の排気弁118および第2の排気弁119を開き、排気部117にて装置内部を減圧する。次にガス圧が0.005kPa程度(根拠は後述)まで達したら第1の排気弁118を閉じ、ミラー側の空間のガス圧を0.005kPa程度で保つ。   When starting the gas laser oscillation device, first, the first supply valve 126 and the second supply valve 127 are closed, and the first exhaust valve 118 and the second exhaust valve 119 are opened. The pressure is reduced. Next, when the gas pressure reaches about 0.005 kPa (the basis will be described later), the first exhaust valve 118 is closed, and the gas pressure in the mirror side space is maintained at about 0.005 kPa.

一方、放電部およびレーザガス流路側の空間は第2の排気弁119を閉じ、かつ第2の供給弁127を開き、レーザ発振に最適なガス圧(例えば十数kPa程度)に達するまでレーザガスを充填する。以上により、前記2種類の空間それぞれを個別の所定ガス圧にすることができる。   On the other hand, the space on the discharge part and laser gas flow path side closes the second exhaust valve 119 and opens the second supply valve 127 and fills the laser gas until the optimum gas pressure for laser oscillation (for example, about several tens of kPa) is reached. To do. As described above, each of the two types of spaces can be set to an individual predetermined gas pressure.

なお、放電部およびレーザガス流路側の空間では放電によりガスの乖離等が生じ、レーザガスが使用とともに徐々に劣化するため、第2の排気弁119および第2の供給弁127を適時開閉し、空間内部のレーザガスを新鮮な状態に保つ。   In the space on the discharge portion and the laser gas flow path side, gas divergence occurs due to discharge, and the laser gas gradually deteriorates with use. Therefore, the second exhaust valve 119 and the second supply valve 127 are opened and closed in a timely manner. Keep the laser gas fresh.

また、ガスレーザ発振装置停止の際には、第1の排気弁118および第2の排気弁119を閉じ、かつ第1の供給弁126および第2の供給弁127を開くことで、レーザガスを充填し両空間のガス圧を均一に戻す。なお、本発明の構成ではミラー側の空間のガスは放電および光共振に寄与しないため、レーザガスではなくドライエア等のガスを充填してもよい。   Further, when the gas laser oscillation device is stopped, the first exhaust valve 118 and the second exhaust valve 119 are closed, and the first supply valve 126 and the second supply valve 127 are opened to fill the laser gas. Return the gas pressure in both spaces to uniform. In the configuration of the present invention, the gas in the mirror-side space does not contribute to discharge and optical resonance, and therefore, gas such as dry air may be filled instead of laser gas.

ところで、レーザガス流109内には、電極102、103の磨耗粉などの不純物が微量ながら含まれ循環している。そのため、レーザガス流109が全反射鏡106および部分反射鏡107近傍を流れると不純物が全反射鏡106や部分反射鏡107表面に付着して、レーザ発振効率の低下などを引き起こす。そのため、従来では全反射鏡106および部分反射鏡107と放電管101の間に絶縁接合部114を設け、絶縁接合部にはレーザガス流109が流れない構造としていた。   Incidentally, the laser gas flow 109 contains a small amount of impurities such as abrasion powder of the electrodes 102 and 103 and circulates them. For this reason, when the laser gas flow 109 flows in the vicinity of the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107, impurities adhere to the surfaces of the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107 and cause a decrease in laser oscillation efficiency. Therefore, conventionally, an insulating junction 114 is provided between the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107 and the discharge tube 101 so that the laser gas flow 109 does not flow through the insulation junction.

しかしながら、ガスの循環がないため、絶縁接合部114の温度は上昇しやすく、放電開始電圧が低下し、電極102からの放電移行を引き起こすため、放電空間105以上の長さが絶縁接合部114には必要となり、絶縁接合部114を通過するレーザビームの吸収損失を増大させることにつながっていた。   However, since there is no gas circulation, the temperature of the insulating junction 114 is likely to rise, the discharge start voltage is lowered, and the discharge transition from the electrode 102 is caused. Is necessary, leading to an increase in the absorption loss of the laser beam passing through the insulating junction 114.

そこで本発明の実施形態ではレーザビームを透過する透過板116を放電空間105およびレーザガス流路110の近傍に配置し、全反射鏡106および部分反射鏡107側の空間とガスを分断することで、レーザガス流109の全反射鏡106および部分反射鏡107近傍への流入を防止し、かつ、排気部117により全反射鏡106および部分反射鏡107側の空間を減圧することで透過板116と全反射鏡106および部分反射鏡107間の放電開始電圧を増大させ、放電移行を防止する。   Therefore, in the embodiment of the present invention, the transmission plate 116 that transmits the laser beam is disposed in the vicinity of the discharge space 105 and the laser gas flow path 110, and the space on the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107 side is separated from the gas, The laser gas flow 109 is prevented from flowing into the vicinity of the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107, and the space on the side of the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107 is reduced by the exhaust unit 117, so that the transmission plate 116 and the total reflection are totally reflected. The discharge start voltage between the mirror 106 and the partial reflection mirror 107 is increased to prevent discharge transition.

一般に知られているパッシェンの法則によると放電開始電圧は媒体となるガスの圧力と放電距離の積に依存する。図2はパッシェンの法則によるガス圧と放電距離の積と放電開始電圧の関係を示すグラフである。このグラフに示すように透過板116と全反射鏡106の間の空間、透過板116と部分反射鏡107の間の空間のそれぞれを減圧することで、本空間の放電開始電圧を増大させることができる。   According to the generally known Paschen's law, the discharge start voltage depends on the product of the pressure of the gas serving as the medium and the discharge distance. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the product of gas pressure and discharge distance according to Paschen's law and the discharge start voltage. As shown in this graph, the discharge start voltage in this space can be increased by reducing the pressure between the space between the transmission plate 116 and the total reflection mirror 106 and the space between the transmission plate 116 and the partial reflection mirror 107. it can.

例えば、透過板116と全反射鏡106および部分反射鏡107間の長さを100mm程度とした場合、図2のグラフにより、約0.005kPa程度まで減圧すれば放電開始電圧を十分に大きくできることがわかる。また、これによる追加効果として透過板116と全反射鏡106および部分反射鏡107間の空間の分子数が大幅に減少するため、レーザビーム通過時の吸収損失を大きく低減できる。   For example, when the length between the transmission plate 116 and the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107 is about 100 mm, the discharge start voltage can be sufficiently increased by reducing the pressure to about 0.005 kPa according to the graph of FIG. Recognize. As an additional effect, the number of molecules in the space between the transmission plate 116, the total reflection mirror 106, and the partial reflection mirror 107 is greatly reduced, so that the absorption loss when passing through the laser beam can be greatly reduced.

以上のように、透過板116と全反射鏡106および部分反射鏡107間の放電開始電圧を大きく上昇させることができるため、絶縁接合部114の短縮が可能となる。   As described above, since the discharge start voltage between the transmission plate 116, the total reflection mirror 106, and the partial reflection mirror 107 can be greatly increased, the insulating junction 114 can be shortened.

例えば、放電空間105の長さを250mmとした場合、従来では経験上、絶縁接合部114の長さは400mm程度必要であったが、本発明の効果により200mm程度まで短縮可能である。   For example, when the length of the discharge space 105 is 250 mm, the length of the insulating joint 114 is conventionally required to be about 400 mm from experience, but can be shortened to about 200 mm by the effect of the present invention.

この数字は、あくまでも放電開始電圧を下げることが可能であるのが前記空間内部であり、大気にさらされる前記空間外部で絶縁破壊しないだけの沿面距離を確保することが必要であることを考慮しての数字である。そのため、図3に示すように外側表面に凹凸を持たせ、沿面距離を増大させた絶縁接合部301を用いることで、さらに、100mm程度まで絶縁接合部を短縮することができる。   This number takes into account that it is possible to lower the discharge start voltage inside the space, and it is necessary to ensure a creepage distance that does not cause dielectric breakdown outside the space exposed to the atmosphere. It is a number. Therefore, as shown in FIG. 3, by using the insulating bonding portion 301 having an uneven outer surface and increasing the creepage distance, the insulating bonding portion can be further shortened to about 100 mm.

このことにより、共振器長が短くなるため、回折損失の低減も期待でき、従来に比べガスレーザ発振装置の小型化も可能である。   As a result, the resonator length is shortened, so that a reduction in diffraction loss can be expected, and the gas laser oscillation device can be downsized as compared with the prior art.

続いて、透過板116についても詳しく説明する。   Next, the transmission plate 116 will be described in detail.

透過板116は全反射鏡106および部分反射鏡107間で構成される光共振空間内に配置されるため、レーザビームを透過する必要がある。レーザ媒質として炭酸ガスを用いる場合、生成されるレーザビームの波長は主に10.6μmであるため、この波長帯に対して高い透過率をもつセレン化亜鉛やCVDダイヤモンド製の透過板を用いることが効果的である。   Since the transmission plate 116 is disposed in the optical resonance space formed between the total reflection mirror 106 and the partial reflection mirror 107, it is necessary to transmit the laser beam. When carbon dioxide gas is used as the laser medium, the wavelength of the generated laser beam is mainly 10.6 μm, so use a zinc selenide or CVD diamond transmission plate having a high transmittance for this wavelength band. Is effective.

ただし、一般的な共振用の反射鏡のように、光の吸収および散乱を防止するための非晶質の誘電体多層膜がコーティングされた透過板用いると、放電空間105の近傍で使用するため、その電界によりコーティングが損傷をうける危険性がある。そのため、ノンコーティングのものを使用することが効果的である。   However, when a transmission plate coated with an amorphous dielectric multilayer film for preventing light absorption and scattering is used as in a general resonance reflector, it is used in the vicinity of the discharge space 105. There is a risk of the coating being damaged by the electric field. Therefore, it is effective to use a non-coating material.

また、透過板116はレーザガス流109の近傍で使用することになり、前記した不純物が付着し、透過率を低下させることが予想される。そのため、図1に示すように、透過板116近傍の位置に第2のレーザガス導入口123を設けるとよい。具体的には、第2のレーザガス導入口123を透過板116とレーザガス流路110の間に設ける。このようにすることで、新しいレーザガスが透過板116側からレーザガス流路110へ向けて導入されるので、不純物の付着を防止することが効果的である。   Further, the transmission plate 116 is used in the vicinity of the laser gas flow 109, and it is expected that the above-described impurities adhere and the transmittance is lowered. Therefore, as shown in FIG. 1, it is preferable to provide a second laser gas inlet 123 at a position near the transmission plate 116. Specifically, the second laser gas inlet 123 is provided between the transmission plate 116 and the laser gas flow path 110. By doing so, since a new laser gas is introduced from the transmission plate 116 side toward the laser gas flow path 110, it is effective to prevent adhesion of impurities.

以上に述べたように、本実施の形態のガスレーザ発振装置によれば、放電空間と絶縁接続部を遮断しガス圧差を設けることで、絶縁接合部の放電開始電圧が高まり、絶縁接合部の放電移行防止と絶縁接合部内での損失低減を可能にし、効率よく大出力のレーザビームを得ることができる。   As described above, according to the gas laser oscillation apparatus of the present embodiment, the discharge start voltage of the insulating junction is increased by cutting off the discharge space and the insulating connecting portion and providing a gas pressure difference, thereby discharging the insulating junction. This makes it possible to prevent the transition and reduce the loss in the insulating junction, and to obtain a high-power laser beam efficiently.

本発明にかかるガスレーザ発振装置は、絶縁接合部の放電移行防止と絶縁接合部内での損失低減を可能にし、効率よく大出力のレーザビームを得ることができるものであり、ガスを媒質としてレーザを発生するガスレーザ発振装置等において有用である。   The gas laser oscillation apparatus according to the present invention is capable of preventing the discharge transition of the insulation junction and reducing the loss in the insulation junction, and can efficiently obtain a high-power laser beam. This is useful in a generated gas laser oscillation device or the like.

100 ガスレーザ発振装置
101 放電管
102、103 電極
104 電源
105 放電空間
106 全反射鏡
107 部分反射鏡
108 レーザビーム
109 レーザガス流
110 レーザガス流路
111 送風部
112、113 熱交換器
114 絶縁接合部
115 絶縁保持体
116 透過板
117 排気部
118 第1の排気弁
119 第2の排気弁
120 第1の排気経路
121 第2の排気経路
122 第1のレーザガス導入口
123 第2のレーザガス導入口
124 第1のレーザガス供給路
125 第2のレーザガス供給路
126 第1の供給弁
127 第2の供給弁
128 レーザガスボンベ
301 絶縁接合部
901 放電管
905 放電空間
909 レーザガスの流れる方向
906、907 ミラー
908 レーザビーム
914 絶縁接合部
924 送風
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Gas laser oscillation apparatus 101 Discharge tube 102, 103 Electrode 104 Power supply 105 Discharge space 106 Total reflection mirror 107 Partial reflection mirror 108 Laser beam 109 Laser gas flow 110 Laser gas flow path 111 Blower part 112, 113 Heat exchanger 114 Insulation junction 115 Insulation holding Body 116 Transmission plate 117 Exhaust section 118 First exhaust valve 119 Second exhaust valve 120 First exhaust path 121 Second exhaust path 122 First laser gas inlet 123 Second laser gas inlet 124 First laser gas Supply path 125 Second laser gas supply path 126 First supply valve 127 Second supply valve 128 Laser gas cylinder 301 Insulation junction 901 Discharge tube 905 Discharge space 909 Laser gas flow direction 906, 907 Mirror 908 Laser beam 914 Insulation junction Part 924

Claims (4)

レーザ媒体を励起する放電部と、
前記レーザ媒体であるレーザガスを送風する送風部と、
前記放電部と前記送風部とを接続するレーザガス流路と、
前記放電部の軸上に配置された少なくとも2枚以上のミラーと、
前記ミラーと前記放電部の空間を絶縁かつ結合する接続部を有し、
前記接続部にはレーザ光を透過し、かつ、前記ミラー側の空間と前記放電部及び前記レーザガス流路側の空間を分断する透過板を備えたガスレーザ発振装置。
A discharge part for exciting the laser medium;
A blower for blowing laser gas as the laser medium;
A laser gas flow path connecting the discharge part and the blower part;
At least two or more mirrors disposed on the axis of the discharge part;
A connecting portion for insulating and coupling the space between the mirror and the discharge portion;
A gas laser oscillating device comprising a transmission plate that transmits laser light to the connecting portion and divides the space on the mirror side and the space on the discharge portion and the laser gas flow path side.
前記ミラー側の空間と前記放電部及び前記レーザガス流路側の空間のそれぞれに、レーザガス導入口と排気経路を設け、
前記放電部及び前記レーザガス流路側の空間のガス圧に対して、前記ミラー側の空間のガス圧を低くした請求項1に記載のガスレーザ発振装置。
A laser gas inlet and an exhaust path are provided in each of the space on the mirror side and the space on the discharge part and the laser gas flow path side,
The gas laser oscillation apparatus according to claim 1, wherein a gas pressure in the space on the mirror side is lower than a gas pressure in the space on the discharge part and the laser gas flow path side.
前記放電部及び前記レーザガス流路側の空間のレーザガス導入口を、前記透過板と前記レーザガス流路の間に設けた請求項2に記載のガスレーザ発振装置。   3. The gas laser oscillation apparatus according to claim 2, wherein a laser gas introduction port in a space on the discharge portion and the laser gas flow path side is provided between the transmission plate and the laser gas flow path. 前記接続部の外側表面に凹凸を設けた請求項1から3のいずれかに記載のガスレーザ発振装置。   The gas laser oscillation device according to claim 1, wherein unevenness is provided on an outer surface of the connection portion.
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