JP2601913B2 - ガスレーザ管 - Google Patents
ガスレーザ管Info
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- JP2601913B2 JP2601913B2 JP17706289A JP17706289A JP2601913B2 JP 2601913 B2 JP2601913 B2 JP 2601913B2 JP 17706289 A JP17706289 A JP 17706289A JP 17706289 A JP17706289 A JP 17706289A JP 2601913 B2 JP2601913 B2 JP 2601913B2
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- laser
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ガスレーザ発生装置において放電部として
使用されるガスレーザ管に関するものであり、旋回流に
より均一に放電できるように改良したものである。
使用されるガスレーザ管に関するものであり、旋回流に
より均一に放電できるように改良したものである。
〈従来の技術〉 軸流型ガスレーザ発振器としては、例えば、第４図及
び第５図に示すように、複数の導入口よりなる整流部３
によりレーザガスを整流した後、陰極24に導くようにし
たものが知られている（特許1373790号）。即ち、両図
に示すように、整流部31はガス導入部22内の空洞部内に
おいて、円筒23の前部外周に取り付けられ、この空洞部
はガス供給管30に連通している。ガス導入部22内におい
て、整流部31の下流側には、傾斜円筒28,絶縁筒27,リン
グ状陰極24,絶縁筒25が順に配列してもり、これらはカ
バー29によりガス導入部22に固定されている。整流部31
は第５図に示すように、円筒23の外周において放射状に
分割された複数の導入口よりなるものであり、ガス供給
管30より導入されたレーザガスは整流部31により平均化
された後、傾斜円筒28により内径側に集束され陰極24を
通過する。また、陰極24には絶縁筒27を介して放電管21
の一端が接続され、この絶縁筒27の他端にはリング状の
陽極26が装着されている。
び第５図に示すように、複数の導入口よりなる整流部３
によりレーザガスを整流した後、陰極24に導くようにし
たものが知られている（特許1373790号）。即ち、両図
に示すように、整流部31はガス導入部22内の空洞部内に
おいて、円筒23の前部外周に取り付けられ、この空洞部
はガス供給管30に連通している。ガス導入部22内におい
て、整流部31の下流側には、傾斜円筒28,絶縁筒27,リン
グ状陰極24,絶縁筒25が順に配列してもり、これらはカ
バー29によりガス導入部22に固定されている。整流部31
は第５図に示すように、円筒23の外周において放射状に
分割された複数の導入口よりなるものであり、ガス供給
管30より導入されたレーザガスは整流部31により平均化
された後、傾斜円筒28により内径側に集束され陰極24を
通過する。また、陰極24には絶縁筒27を介して放電管21
の一端が接続され、この絶縁筒27の他端にはリング状の
陽極26が装着されている。
一方、他の軸流型ガスレーザ発振器としては、第６図
及び第７図に示すように、ガス導入部22内の空洞部内
に、放電管21と同軸に円筒33を設けて、この円筒33に軸
芯方向に対して所定の角度のスリット34を設けたものも
知られている（特開昭59−56782号）。このようにする
ことにより、ガス供給管30より導入されたレーザガスは
スリット34を通過する際、旋回流となって陰極24を通過
することとなる。
及び第７図に示すように、ガス導入部22内の空洞部内
に、放電管21と同軸に円筒33を設けて、この円筒33に軸
芯方向に対して所定の角度のスリット34を設けたものも
知られている（特開昭59−56782号）。このようにする
ことにより、ガス供給管30より導入されたレーザガスは
スリット34を通過する際、旋回流となって陰極24を通過
することとなる。
上記の技術はいずれも、ガスの流れを安定させ、陰極
24から放電管21内を経て、陽極26に至る放電を安定かつ
均一にすることが目的である。
24から放電管21内を経て、陽極26に至る放電を安定かつ
均一にすることが目的である。
軸流型ガスレーザ発振器においては、陰極24より放出
された電子が陰極24と陽極26の間の電界によって加速さ
れ、放電管21内を通って陽極26に到達する。この電子が
レーザガスを励起し、励起されたガスがレーザ遷移を行
うとき、レーザ光を発生する。これらのレーザ光は、図
示省略した部分透過鏡、全反射鏡及び励起されたガス、
つまりレーザ媒体とで構成される光共振器内で増幅さ
れ、かつ、光の位相が一定の関係を持つようになる。
された電子が陰極24と陽極26の間の電界によって加速さ
れ、放電管21内を通って陽極26に到達する。この電子が
レーザガスを励起し、励起されたガスがレーザ遷移を行
うとき、レーザ光を発生する。これらのレーザ光は、図
示省略した部分透過鏡、全反射鏡及び励起されたガス、
つまりレーザ媒体とで構成される光共振器内で増幅さ
れ、かつ、光の位相が一定の関係を持つようになる。
放電励起ガスレーザ発振器においては、特に励起され
たガス、つまりレーザ媒体の密度分布が放電状態例えば
電子密度分布，電子温度等によって決定され、レーザ光
の強度分布ないしビームモードに影響を与える。
たガス、つまりレーザ媒体の密度分布が放電状態例えば
電子密度分布，電子温度等によって決定され、レーザ光
の強度分布ないしビームモードに影響を与える。
第４図及び第５図に示す例では、整流部31がレーザガ
スを平均化するものの、レーザガスがその後、放電管壁
の近くを通過するため、管中央では電流密度が少なくな
ることも報告されている（レーザ研究第９巻第１号P21
〜P30）。そこで、陰極の下流側で過流を発生させて、
電流密度の平均化を図る方法も提案されている。
スを平均化するものの、レーザガスがその後、放電管壁
の近くを通過するため、管中央では電流密度が少なくな
ることも報告されている（レーザ研究第９巻第１号P21
〜P30）。そこで、陰極の下流側で過流を発生させて、
電流密度の平均化を図る方法も提案されている。
一方、第６図，第７図に示す例では、レーザガスを適
度な旋回流とすることにより、陰極24から放電管21を経
て陽極26に至るまでのガスの流れを安定することに寄与
し、またこの旋回流により、放電管中央部の圧力を下げ
て、中央部の電流密度を上げることに成功している。た
だし、旋回流が強くなりすぎて、放電が管中央に集中
し、ビームモードを悪化させることもあり得た。
度な旋回流とすることにより、陰極24から放電管21を経
て陽極26に至るまでのガスの流れを安定することに寄与
し、またこの旋回流により、放電管中央部の圧力を下げ
て、中央部の電流密度を上げることに成功している。た
だし、旋回流が強くなりすぎて、放電が管中央に集中
し、ビームモードを悪化させることもあり得た。
〈発明が解決しようとする課題〉 放電管の両端にリング状電極を設けたガスレーザ管に
おいては、次の二つの機能が要求される。
おいては、次の二つの機能が要求される。
（１）陰極より均一に電子が出て、陽極に均一に電子が
流れ込むこと （２）放電管内では、電子密度，電子温度が径方向に均
一であること 第１の要求に対しては、電極の材料，形状等も影響す
る因子であるが、電極表面のレーザガスの流れ方が支配
的である。
流れ込むこと （２）放電管内では、電子密度，電子温度が径方向に均
一であること 第１の要求に対しては、電極の材料，形状等も影響す
る因子であるが、電極表面のレーザガスの流れ方が支配
的である。
例えば、陰極表面より電子を均一に放出するためには
レーザガスの状態、例えば圧力，温度等を均一にする必
要がある。レーザガスを強い旋回流とすると、旋回流で
ない場合に較べて、電極表面において流通を高め、流速
分布を均一にするのに作用がある。この作用によって電
子放出を均一にすることができる。
レーザガスの状態、例えば圧力，温度等を均一にする必
要がある。レーザガスを強い旋回流とすると、旋回流で
ない場合に較べて、電極表面において流通を高め、流速
分布を均一にするのに作用がある。この作用によって電
子放出を均一にすることができる。
次に、第２の要求に対しては、電界とレーザガスの圧
力分布とが電子密度，電子温度の分布を決定するため、
電位分布にあわせたレーザガスの圧力分布を決める必要
がある。
力分布とが電子密度，電子温度の分布を決定するため、
電位分布にあわせたレーザガスの圧力分布を決める必要
がある。
しかしながら、第１の要求によりレーザガスを強い旋
回流とすると、陰極表面においては、電子放出を均一化
できるものの、その後放電管内においても旋回流が持続
するために、放電管内中央の圧力が下がってしまい、中
央付近に電流が集中し均一放電ができないおそれがあっ
た。
回流とすると、陰極表面においては、電子放出を均一化
できるものの、その後放電管内においても旋回流が持続
するために、放電管内中央の圧力が下がってしまい、中
央付近に電流が集中し均一放電ができないおそれがあっ
た。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであ
り、旋回流により陰極表面の電子放出を平均化できると
共に陰極から放電管との間に逆旋回流を形成して旋回流
の一部を相殺することにより、放電管内の旋回流を陰極
通過時よりも弱く制御することのできるガスレーザ管の
提供を目的とするものである。
り、旋回流により陰極表面の電子放出を平均化できると
共に陰極から放電管との間に逆旋回流を形成して旋回流
の一部を相殺することにより、放電管内の旋回流を陰極
通過時よりも弱く制御することのできるガスレーザ管の
提供を目的とするものである。
〈課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本発明の構成は放電管の両端に
それぞれリング状の陽極，陰極を配設すると共に該放電
管の内部に陰極側から陽極側へと軸方向にレーザガスを
流下させることにより放電を行う軸流型ガスレーザ管に
おいて、前記放電管と前記陰極との間及び該陰極の上流
側にそれぞれ円筒を同軸に接続し、これら円筒にそれぞ
れ、内周面に接する方向に形成され、かつ、相互に逆方
向の旋回流で前記レーザガスを導入するガス噴出口を設
け、該ガス噴出口にそれぞれガス供給管を連通したこと
を特徴とする。
それぞれリング状の陽極，陰極を配設すると共に該放電
管の内部に陰極側から陽極側へと軸方向にレーザガスを
流下させることにより放電を行う軸流型ガスレーザ管に
おいて、前記放電管と前記陰極との間及び該陰極の上流
側にそれぞれ円筒を同軸に接続し、これら円筒にそれぞ
れ、内周面に接する方向に形成され、かつ、相互に逆方
向の旋回流で前記レーザガスを導入するガス噴出口を設
け、該ガス噴出口にそれぞれガス供給管を連通したこと
を特徴とする。
〈作用〉 陰極，陽極間に電圧を印加して、ガス供給管からレー
ザガスを供給すると、まず、陰極の上流側に接続した円
筒のガス噴出口からレーザガスが旋回流となって導入さ
れるため、その下流の陰極表面の流速分布が均一とな
り、電子放出が平均化する。その後、陰極と放電管との
間に接続された円筒のガス噴出口から、上記の旋回流と
は逆向きの旋回流としてレーザガスが導入されると、そ
れらの旋回流が一部打ち消し合って弱まるため、その
後、下流の放電管内で中央部の圧力が下がって電流が集
中することもなく、均一な放電が行える。
ザガスを供給すると、まず、陰極の上流側に接続した円
筒のガス噴出口からレーザガスが旋回流となって導入さ
れるため、その下流の陰極表面の流速分布が均一とな
り、電子放出が平均化する。その後、陰極と放電管との
間に接続された円筒のガス噴出口から、上記の旋回流と
は逆向きの旋回流としてレーザガスが導入されると、そ
れらの旋回流が一部打ち消し合って弱まるため、その
後、下流の放電管内で中央部の圧力が下がって電流が集
中することもなく、均一な放電が行える。
〈実施例〉 以下、本発明の一実施例について、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図〜第３図に本発明の一実施例を示す。同図に示
すように本発明では、相互に逆向きの旋回流でレーザガ
スを導入するものである。即ち、ガス導入部２内の空洞
11には円筒３が設置されると共にこの円筒３の一端に対
し、円筒7,リング状陰極4,絶縁筒５を介して放電管１の
一端が同軸に接続されている。放電管１の他端は陽極６
に気密に接続される一方、円筒7,リング状陰極4,絶縁筒
５を取り囲むカバー９がガス導入部２に気密に取り付け
られている。円筒３の先端外周には、複数の通気孔13を
有するガス流量調整リング８が取り付けられており、こ
のガス流量調整リング８を介して、ガス供給部２内の空
洞11とカバー９内の空間14とが連通することとなる。ガ
ス供給部２にはガス供給管10が接続して、空洞11内にレ
ーザガスが供給されるので、その一部はガス流量調整リ
ング８を通じてカバー９内の空間14にも流れ込むことに
なる。
すように本発明では、相互に逆向きの旋回流でレーザガ
スを導入するものである。即ち、ガス導入部２内の空洞
11には円筒３が設置されると共にこの円筒３の一端に対
し、円筒7,リング状陰極4,絶縁筒５を介して放電管１の
一端が同軸に接続されている。放電管１の他端は陽極６
に気密に接続される一方、円筒7,リング状陰極4,絶縁筒
５を取り囲むカバー９がガス導入部２に気密に取り付け
られている。円筒３の先端外周には、複数の通気孔13を
有するガス流量調整リング８が取り付けられており、こ
のガス流量調整リング８を介して、ガス供給部２内の空
洞11とカバー９内の空間14とが連通することとなる。ガ
ス供給部２にはガス供給管10が接続して、空洞11内にレ
ーザガスが供給されるので、その一部はガス流量調整リ
ング８を通じてカバー９内の空間14にも流れ込むことに
なる。
第２図に示すように、円筒３には、その内周面に接す
る方向に傾斜したガス噴出口12が２か所に形成されてい
る。従って、空洞11内に供給されたレーザガスはガス噴
出口12から円筒内に旋回流となって導入される。その方
向は第２図中反時計回りである。
る方向に傾斜したガス噴出口12が２か所に形成されてい
る。従って、空洞11内に供給されたレーザガスはガス噴
出口12から円筒内に旋回流となって導入される。その方
向は第２図中反時計回りである。
一方、第３図に示すように絶縁筒５には、その内周面
に接する方向に傾斜したガス噴出口15が６か所に形成さ
れている。従って、カバー９内の空間14内に供給された
レーザガスはガス噴出口15から絶縁筒内に旋回流として
導入されることになる。その方向は、第３図中時計方向
である。
に接する方向に傾斜したガス噴出口15が６か所に形成さ
れている。従って、カバー９内の空間14内に供給された
レーザガスはガス噴出口15から絶縁筒内に旋回流として
導入されることになる。その方向は、第３図中時計方向
である。
つまり、ガス噴出口12,15により導入される旋回流の
方向は相互に逆向きとなっている。
方向は相互に逆向きとなっている。
従って上記構成を有する本実施例のガスレーザ管にお
いて、陰極４と陽極６との間に電圧を印加すると共に、
ガス供給管10よりガスを供給すると、まず、空洞11より
ガス噴出口12から円筒内に旋回流として導入される。こ
の旋回流は下流側の陰極表面のガス速度を高めて電子放
出を均一化するのであるが、その旋回流が持続したまま
であると放電管中央の圧力が下がって中央近傍に電流が
集中することにもなりかねない。ところが、本発明では
絶縁筒５にガス噴出口15を設けているため、空洞11から
ガス流量調整リング８を介してカバー９内の空間14に供
給された一部のレーザガスはこのガス噴出口15から上記
と逆方向の旋回流となって絶縁筒内に導入される。この
旋回流は、上流からの旋回流と逆向きであるので、一部
が相互に打ち消し合って弱められた状態となって、放電
管１に流入する。このため、放電管中央の圧力が下がり
すぎることなく、全体にわたり均一な圧力となり、均一
な放電状態となる。
いて、陰極４と陽極６との間に電圧を印加すると共に、
ガス供給管10よりガスを供給すると、まず、空洞11より
ガス噴出口12から円筒内に旋回流として導入される。こ
の旋回流は下流側の陰極表面のガス速度を高めて電子放
出を均一化するのであるが、その旋回流が持続したまま
であると放電管中央の圧力が下がって中央近傍に電流が
集中することにもなりかねない。ところが、本発明では
絶縁筒５にガス噴出口15を設けているため、空洞11から
ガス流量調整リング８を介してカバー９内の空間14に供
給された一部のレーザガスはこのガス噴出口15から上記
と逆方向の旋回流となって絶縁筒内に導入される。この
旋回流は、上流からの旋回流と逆向きであるので、一部
が相互に打ち消し合って弱められた状態となって、放電
管１に流入する。このため、放電管中央の圧力が下がり
すぎることなく、全体にわたり均一な圧力となり、均一
な放電状態となる。
このように本発明では、陰極4,放電管１の作用がそれ
ぞれ最も効果的となるように、旋回流の強さを独立的に
制御するものであるので、一定の旋回流が持続する従来
に比べて、均一な電子放出及び放電状態とすることがで
きる。
ぞれ最も効果的となるように、旋回流の強さを独立的に
制御するものであるので、一定の旋回流が持続する従来
に比べて、均一な電子放出及び放電状態とすることがで
きる。
尚、旋回流の流量あるいはその比は、ガス流量調整リ
ング８に設けられる通気孔13の大きさと数によって任意
に決定することができるものである。
ング８に設けられる通気孔13の大きさと数によって任意
に決定することができるものである。
〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本
発明は、相互に逆向きの旋回流を陰極の上流，下流から
導入することにより、比較的強い旋回流で陰極表面の電
子放出を平均化できると共に比較的弱い旋回流とするこ
とにより放電管中央の圧力低下を回避して均一な放電状
態とすることができるものである。
発明は、相互に逆向きの旋回流を陰極の上流，下流から
導入することにより、比較的強い旋回流で陰極表面の電
子放出を平均化できると共に比較的弱い旋回流とするこ
とにより放電管中央の圧力低下を回避して均一な放電状
態とすることができるものである。
第１図は本発明の一実施例にかかるガスレーザ管の構成
図、第２図，第３図はそれぞれ第１図中のII−II,III−
III矢視図、第４図は従来のガスレーザ管の構成図、第
５図は第４図中のＶ−Ｖ矢視図、第６図は従来のガスレ
ーザ管の構成図、第７図は第６図中のVII−VII線矢視図
である。 図面中、 １は放電管、２はガス導入部、３は円筒、４は陰極、５
は絶縁筒、６は陽極、７は円筒、８はガス流量調整リン
グ、９はカバー、10はガス供給管、11は空洞、12はガス
噴出口、13は通気孔、14は空間、15はガス噴出口であ
る。
図、第２図，第３図はそれぞれ第１図中のII−II,III−
III矢視図、第４図は従来のガスレーザ管の構成図、第
５図は第４図中のＶ−Ｖ矢視図、第６図は従来のガスレ
ーザ管の構成図、第７図は第６図中のVII−VII線矢視図
である。 図面中、 １は放電管、２はガス導入部、３は円筒、４は陰極、５
は絶縁筒、６は陽極、７は円筒、８はガス流量調整リン
グ、９はカバー、10はガス供給管、11は空洞、12はガス
噴出口、13は通気孔、14は空間、15はガス噴出口であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳 謙一 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 渡邊 亮 京都府京都市右京区太秦巽町１番地 三 菱重工業株式会社京都精機製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−302583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−78892（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−245983（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】放電管の両端にそれぞれリング状の陽極，
陰極を配設すると共に該放電管の内部に陰極側から陽極
側へと軸方向にレーザガスを流下させることにより放電
を行う軸流型ガスレーザ管において、前記放電管と前記
陰極との間及び該陰極の上流側にそれぞれ円筒を同軸に
接続し、これら円筒にそれぞれ、内周面に接する方向に
形成され、かつ、相互に逆方向の旋回流で前記レーザガ
スを導入するガス噴出口を設け、該ガス噴出口にそれぞ
れガス供給管を連通したことを特徴とするガスレーザ
管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17706289A JP2601913B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | ガスレーザ管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17706289A JP2601913B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | ガスレーザ管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0342886A JPH0342886A (ja) | 1991-02-25 |
| JP2601913B2 true JP2601913B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=16024456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17706289A Expired - Lifetime JP2601913B2 (ja) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | ガスレーザ管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2601913B2 (ja) |
-
1989
- 1989-07-11 JP JP17706289A patent/JP2601913B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0342886A (ja) | 1991-02-25 |
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