JP2602919B2 - 金属蒸気レーザ装置 - Google Patents
金属蒸気レーザ装置Info
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- JP2602919B2 JP2602919B2 JP25698688A JP25698688A JP2602919B2 JP 2602919 B2 JP2602919 B2 JP 2602919B2 JP 25698688 A JP25698688 A JP 25698688A JP 25698688 A JP25698688 A JP 25698688A JP 2602919 B2 JP2602919 B2 JP 2602919B2
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- Japan
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- metal vapor
- tube
- window
- discharge
- laser device
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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
- H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は金属蒸気レーザ装置に係り、特にレーザ光の
入出口である窓ガラスを健全に保ってレーザ発振出力、
効率等を向上させることができる金属蒸気レーザ装置に
関する。
入出口である窓ガラスを健全に保ってレーザ発振出力、
効率等を向上させることができる金属蒸気レーザ装置に
関する。
（従来の技術） 第３図を参照しながら従来の金属蒸気レーザ装置の構
成と作用を説明する。
成と作用を説明する。
すなわち、金属蒸気源１が内部に配置されたセラミッ
ク管２の両端には、接合部材2aを介して陽極４および陰
極５が接続されて放電管23が形成されている。この放電
管23における陽極４および陰極５には、それぞれ電極フ
ランジ６が設けられている。電極フランジ６は放電管23
を包囲するための胴体９および絶縁管10とブリュスタ管
11との間に介在された電極支持フランジ７に取着固定さ
れている。セラミック管２および陽極４と陰極５の外周
面は断熱材13で包囲され、断熱材13の外部は胴体９およ
び絶縁管フランジ19を有する絶縁管10で覆われている。
それぞれの電極支持フランジ７には一対のブリュスタ管
11が接続されており、このブリュスタ管11の開口部には
それぞれ窓12が取着され、これらの窓12の外側には一対
のミラー14が配置され共振器を形成している。第３図中
に示される左側のブリュスタ管11には、たとえばネオン
（Ne）ガスを供給するガス供給管３が接続され、また右
側のブリュスタ管11にはガス排気管８が接続されてい
る。左側の電極支持フランジ７と絶縁管フランジ19との
間には直流高電圧が印加されるようになっている。な
お、同図中符号15は充電コンデンサC1、16は中間コンデ
ンサC2、17は抵抗Ｒ、18はサイラトロン、24はダイオー
ドＤをそれぞれ示している。
ク管２の両端には、接合部材2aを介して陽極４および陰
極５が接続されて放電管23が形成されている。この放電
管23における陽極４および陰極５には、それぞれ電極フ
ランジ６が設けられている。電極フランジ６は放電管23
を包囲するための胴体９および絶縁管10とブリュスタ管
11との間に介在された電極支持フランジ７に取着固定さ
れている。セラミック管２および陽極４と陰極５の外周
面は断熱材13で包囲され、断熱材13の外部は胴体９およ
び絶縁管フランジ19を有する絶縁管10で覆われている。
それぞれの電極支持フランジ７には一対のブリュスタ管
11が接続されており、このブリュスタ管11の開口部には
それぞれ窓12が取着され、これらの窓12の外側には一対
のミラー14が配置され共振器を形成している。第３図中
に示される左側のブリュスタ管11には、たとえばネオン
（Ne）ガスを供給するガス供給管３が接続され、また右
側のブリュスタ管11にはガス排気管８が接続されてい
る。左側の電極支持フランジ７と絶縁管フランジ19との
間には直流高電圧が印加されるようになっている。な
お、同図中符号15は充電コンデンサC1、16は中間コンデ
ンサC2、17は抵抗Ｒ、18はサイラトロン、24はダイオー
ドＤをそれぞれ示している。
このような構成の金属蒸気レーザ装置では、次のよう
にしてレーザを発振する。
にしてレーザを発振する。
まず、金属蒸気源１が内部に配置された放電管として
のセラミック管２内に、ガス供給管３から放電用バッフ
ァガスたとえばネオンガスを供給する。次に、セラミッ
クス管２の両端に設けられた陽極４と陰極５間に高電圧
を印加して、放電プラズマを形成する。この放電プラズ
マによりセラミック管２が高温に加熱されて、金属蒸気
源１からレーザ媒体となる蒸気化された金属粒子（金属
蒸気）が生成される。さらに、この金属蒸気はセラミッ
ク管２内に拡散し、セラミック管２内の放電プラズマ中
の自由電子により励起される。この励起金属蒸気が低い
エネルギー準位に遷移する際にレーザ光を発振する。
のセラミック管２内に、ガス供給管３から放電用バッフ
ァガスたとえばネオンガスを供給する。次に、セラミッ
クス管２の両端に設けられた陽極４と陰極５間に高電圧
を印加して、放電プラズマを形成する。この放電プラズ
マによりセラミック管２が高温に加熱されて、金属蒸気
源１からレーザ媒体となる蒸気化された金属粒子（金属
蒸気）が生成される。さらに、この金属蒸気はセラミッ
ク管２内に拡散し、セラミック管２内の放電プラズマ中
の自由電子により励起される。この励起金属蒸気が低い
エネルギー準位に遷移する際にレーザ光を発振する。
レーザ媒体となる金属蒸気の生成は、パルス高電圧源
を起動させて両電極４、５間に放電させ、このパルス放
電のエネルギーをセラミック管２に付与して、このセラ
ミック管２を加熱することにより行っている。たとえ
ば、金属蒸気源１として銅を使用する場合は、セラミッ
ク管２は常温から1500℃まで加熱される。
を起動させて両電極４、５間に放電させ、このパルス放
電のエネルギーをセラミック管２に付与して、このセラ
ミック管２を加熱することにより行っている。たとえ
ば、金属蒸気源１として銅を使用する場合は、セラミッ
ク管２は常温から1500℃まで加熱される。
（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来の金属蒸気レーザ装置では、パルス
高電圧源を起動させ両電極４、５間に放電させ、安定し
たプラズマをセラミック管２内に発生させ、セラミック
管２内の温度を金属蒸気源１の温度を1500℃という高温
にする必要がある。こゝで、円筒形であるセラミック管
２の両端開口部はレーザ光を発振するために、電極支持
フランジ７と、窓12を接続するブリュースタ管11が接続
されている。この窓12は窓12の外側に接近して配置され
た共振器用の一対のミラー14間の距離をなるべく近づけ
る必要があるため、セラミック管２の両端部から遠くに
設置することが出来ない。このため、セラミック管２か
ら放射される赤外線（熱線）とこの赤外線がブリュスタ
管11の内側面に反射した赤外線が窓12に多量に注入さ
れ、窓12にコーティングされた反射防止膜が次第に劣化
し、窓12の透過度が減少するため、レーザ発振出力が減
少する。
高電圧源を起動させ両電極４、５間に放電させ、安定し
たプラズマをセラミック管２内に発生させ、セラミック
管２内の温度を金属蒸気源１の温度を1500℃という高温
にする必要がある。こゝで、円筒形であるセラミック管
２の両端開口部はレーザ光を発振するために、電極支持
フランジ７と、窓12を接続するブリュースタ管11が接続
されている。この窓12は窓12の外側に接近して配置され
た共振器用の一対のミラー14間の距離をなるべく近づけ
る必要があるため、セラミック管２の両端部から遠くに
設置することが出来ない。このため、セラミック管２か
ら放射される赤外線（熱線）とこの赤外線がブリュスタ
管11の内側面に反射した赤外線が窓12に多量に注入さ
れ、窓12にコーティングされた反射防止膜が次第に劣化
し、窓12の透過度が減少するため、レーザ発振出力が減
少する。
本発明は上述した事情を考慮してなされたものであ
り、窓の反射防止膜の劣化を防止し、レーザ発振を効率
よく行うことができる金属蒸気レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。
り、窓の反射防止膜の劣化を防止し、レーザ発振を効率
よく行うことができる金属蒸気レーザ装置を提供するこ
とを目的とする。
（課題を解決するための手段） 本発明においては、両端部に一対の電極が配置され外
周を断熱材によって覆われた放電管と、この放電管の両
端を延長するように接続され端面に窓が設けられた一対
のブリュスタ管と、放電管の内側に配置された金属蒸気
源とを具備する金属蒸気レーザ装置のブリュスタ管の内
側面に、赤外線吸収機能を有する薄膜を施した。
周を断熱材によって覆われた放電管と、この放電管の両
端を延長するように接続され端面に窓が設けられた一対
のブリュスタ管と、放電管の内側に配置された金属蒸気
源とを具備する金属蒸気レーザ装置のブリュスタ管の内
側面に、赤外線吸収機能を有する薄膜を施した。
（作 用） 電極間に外部から高電圧パルスを印加して放電管内の
ガスを放電させプラズマを生起させると、放電管内は昇
温してやがて金属蒸気源から金属蒸気が発生し、この金
属蒸気にプラズマ中の自由電子が衝突して励起され、放
電管内は反転分布の状態となりレーザ光が発生する。レ
ーザ光は窓を通過して窓の外側に置かれた反射鏡の間を
往復する間に増幅されてレーザ発振に至る。
ガスを放電させプラズマを生起させると、放電管内は昇
温してやがて金属蒸気源から金属蒸気が発生し、この金
属蒸気にプラズマ中の自由電子が衝突して励起され、放
電管内は反転分布の状態となりレーザ光が発生する。レ
ーザ光は窓を通過して窓の外側に置かれた反射鏡の間を
往復する間に増幅されてレーザ発振に至る。
このとき高温となった放電管から赤外線（熱線）が放
射されるが、ブリュスタ管の内側面に達した赤外線は薄
膜で吸収されるので、反射して窓に達する量は軽微とな
り窓の温度上昇は抑制され、窓の劣化は防止される。
射されるが、ブリュスタ管の内側面に達した赤外線は薄
膜で吸収されるので、反射して窓に達する量は軽微とな
り窓の温度上昇は抑制され、窓の劣化は防止される。
（実施例） 第１図および第２図を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。なお第１図および第２図において、第３図
に示した従来の金属蒸気レーザ装置と同一部分には同一
符号を使用した。
を説明する。なお第１図および第２図において、第３図
に示した従来の金属蒸気レーザ装置と同一部分には同一
符号を使用した。
第２図において、金属蒸気レーザ装置には放電管23を
構成するセラミック管２が設けられ、このセラミック管
２の両端部には接続部材2aを介して陽極４および陰極５
が対向して接続される。これらの電極４、５間でパルス
放電が行われる。さらに、セラミック管２の内部には、
金属蒸気を生成可能とする金属蒸気源１が配置される。
構成するセラミック管２が設けられ、このセラミック管
２の両端部には接続部材2aを介して陽極４および陰極５
が対向して接続される。これらの電極４、５間でパルス
放電が行われる。さらに、セラミック管２の内部には、
金属蒸気を生成可能とする金属蒸気源１が配置される。
セラミック管２の外周には断熱材13が配置され、その
外周には金属製胴体９が配置されている。胴体９の左端
には絶縁管10が絶縁管フランジ19を介して接続される。
また、胴体の右端と絶縁管10の左端には、それぞれステ
ンレス鋼製電極支持フランジ７が接続される。電極支持
フランジ７の外面にはブリュスタ管11が接続されてい
る。
外周には金属製胴体９が配置されている。胴体９の左端
には絶縁管10が絶縁管フランジ19を介して接続される。
また、胴体の右端と絶縁管10の左端には、それぞれステ
ンレス鋼製電極支持フランジ７が接続される。電極支持
フランジ７の外面にはブリュスタ管11が接続されてい
る。
左側のブリュスタ管11にはガス供給系に接続されたガ
ス供給管３が、右側のブリュスタ管11にはガス排気系に
接続されたガス排気管８がそれぞれ設けられている。ガ
ス供給管８はセラミック管２内へネオンガス等の放電用
バッファガスを供給するものである。また、ガス排気管
８はセラミック管２内のバッファガス等を外部へ排出す
るものである。
ス供給管３が、右側のブリュスタ管11にはガス排気系に
接続されたガス排気管８がそれぞれ設けられている。ガ
ス供給管８はセラミック管２内へネオンガス等の放電用
バッファガスを供給するものである。また、ガス排気管
８はセラミック管２内のバッファガス等を外部へ排出す
るものである。
ブリュスタ管11の窓12の外側には、それぞれ出力ミラ
ー14aと全反射ミラー14bが配置され、この出力カラー14
aおよび全反射ミラー14bは光共振器を構成している。窓
12はレーザ光の透過損失を防止するため反射防止膜がコ
ーティングされている。
ー14aと全反射ミラー14bが配置され、この出力カラー14
aおよび全反射ミラー14bは光共振器を構成している。窓
12はレーザ光の透過損失を防止するため反射防止膜がコ
ーティングされている。
こゝでブリュスタ管11は第１図に拡大して示したよう
に内側内面を酸化あるいは窒化等の表面処理をして赤外
線反射防止膜22が形成されている。
に内側内面を酸化あるいは窒化等の表面処理をして赤外
線反射防止膜22が形成されている。
なお放電管23内でパルス放電を行なわせるため陽極４
および陰極５を支持する電極支持フランジ７にパルス高
圧電源が接続されている。
および陰極５を支持する電極支持フランジ７にパルス高
圧電源が接続されている。
このパルス高圧電源は充電コンデンサ15に充電された
電荷がサイラトロン18を点弧することにより、ほぼ10-7
秒以下の立上り時間で放電電流を発生するようになって
いる。サイラトロン18はパルス放電スイッチング素子で
ある。発生するパルス高電圧は、電圧が数KV〜10数KV、
繰返し周波数が数KHz〜数10KHzである。なお同図中記号
Ａはアノード端子であり、Ｃはカソード端子であり、Ｇ
はトリガー信号導入端子である。また符号16はピーキン
グコンデンサ、17は充電抵抗、24はホールドオフダイオ
ードである。
電荷がサイラトロン18を点弧することにより、ほぼ10-7
秒以下の立上り時間で放電電流を発生するようになって
いる。サイラトロン18はパルス放電スイッチング素子で
ある。発生するパルス高電圧は、電圧が数KV〜10数KV、
繰返し周波数が数KHz〜数10KHzである。なお同図中記号
Ａはアノード端子であり、Ｃはカソード端子であり、Ｇ
はトリガー信号導入端子である。また符号16はピーキン
グコンデンサ、17は充電抵抗、24はホールドオフダイオ
ードである。
次に作用を説明する。
まず、排気系を作動させて、セラミック管２内を排気
し、ガス供給系からネオンガス等のバッファガスを供給
する。次にパルス高圧電源を作動させて、セラミック管
２内にプラズマを生起させ、このプラズマによって金属
蒸気源１が金属蒸気を生成し得る温度まで昇温する。レ
ーザ発振に必要な温度は、たとえば金属蒸気源１が銅の
場合には約1500℃である。この状態が保持されることに
より、セラミック管２内に金属蒸気が一様に分布する。
し、ガス供給系からネオンガス等のバッファガスを供給
する。次にパルス高圧電源を作動させて、セラミック管
２内にプラズマを生起させ、このプラズマによって金属
蒸気源１が金属蒸気を生成し得る温度まで昇温する。レ
ーザ発振に必要な温度は、たとえば金属蒸気源１が銅の
場合には約1500℃である。この状態が保持されることに
より、セラミック管２内に金属蒸気が一様に分布する。
この金属蒸気にプラズマ中の自由電子が衝突して金属
蒸気が励起され、やがてセラミック管２内には反転分布
の状態となる。この状態では励起された金属蒸気が低エ
ネルギー準位に遷移する際にレーザ光を発生する。セラ
ミック管２内で発生したレーザ光は窓12を通過し、光共
振器を構成する出力ミラー14aおよび全反射ミラー14bで
往復反射する間にその振幅が増加して発振し、出力ミラ
ー14a側から発射される。
蒸気が励起され、やがてセラミック管２内には反転分布
の状態となる。この状態では励起された金属蒸気が低エ
ネルギー準位に遷移する際にレーザ光を発生する。セラ
ミック管２内で発生したレーザ光は窓12を通過し、光共
振器を構成する出力ミラー14aおよび全反射ミラー14bで
往復反射する間にその振幅が増加して発振し、出力ミラ
ー14a側から発射される。
ここで、発振したレーザ光はレーザ装置の両側に配置
された２枚の窓12を、数回から数10回通過する。ブリュ
ースター管11の内側に達する赤外線21はブリュースター
管11の内側で吸収され、窓12に達しないため、窓12の赤
外線による温度上昇を少なくすることができる。これに
よって窓12に施された反射防止膜が劣化したり、窓12が
歪んで凸レンズ化したりするおそれは少くなり窓12での
レーザ光の反射等の損失を防止することが可能となる。
された２枚の窓12を、数回から数10回通過する。ブリュ
ースター管11の内側に達する赤外線21はブリュースター
管11の内側で吸収され、窓12に達しないため、窓12の赤
外線による温度上昇を少なくすることができる。これに
よって窓12に施された反射防止膜が劣化したり、窓12が
歪んで凸レンズ化したりするおそれは少くなり窓12での
レーザ光の反射等の損失を防止することが可能となる。
本発明に係る金属蒸気レーザ装置によれば、窓による
レーザ光損失を防止することが可能となるため、レーザ
光を安全にかつ効率よく発振することができる。
レーザ光損失を防止することが可能となるため、レーザ
光を安全にかつ効率よく発振することができる。
第１図は第２図の要部を拡大して示す断面図、第２図は
本発明の一実施例を回路接続図と併用して示す断面図、
第３図は従来の金属蒸気レーザ装置を回路接続図と併用
して示す断面図である。 １……金属蒸気源、４……陽極 ５……陰極、11……ブリュスタ管 12……窓、13……断熱材 22……赤外線反射防止膜、23……放電管
本発明の一実施例を回路接続図と併用して示す断面図、
第３図は従来の金属蒸気レーザ装置を回路接続図と併用
して示す断面図である。 １……金属蒸気源、４……陽極 ５……陰極、11……ブリュスタ管 12……窓、13……断熱材 22……赤外線反射防止膜、23……放電管
Claims (1)
- 【請求項１】両端部に一対の電極が配置され外周を断熱
材によって覆われた放電管と、この放電管の両端を延長
するように接続され端面に窓が設けられた一対のブリュ
スタ管と、前記放電管の内側に配置された金属蒸気源と
を具備する金属蒸気レーザ装置において、前記ブリュス
タ管の内側面に赤外線吸収機能を有する薄膜を形成させ
てなることを特徴とする金属蒸気レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25698688A JP2602919B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 金属蒸気レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25698688A JP2602919B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 金属蒸気レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02105476A JPH02105476A (ja) | 1990-04-18 |
| JP2602919B2 true JP2602919B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=17300138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25698688A Expired - Lifetime JP2602919B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 金属蒸気レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2602919B2 (ja) |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP25698688A patent/JP2602919B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02105476A (ja) | 1990-04-18 |
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