JP2633604B2 - 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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- JP2633604B2 JP2633604B2 JP4566888A JP4566888A JP2633604B2 JP 2633604 B2 JP2633604 B2 JP 2633604B2 JP 4566888 A JP4566888 A JP 4566888A JP 4566888 A JP4566888 A JP 4566888A JP 2633604 B2 JP2633604 B2 JP 2633604B2
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- discharge
- electrode
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- 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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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、特に金属蒸気を
レーザ媒体とし、この放電状態を良好にしてレーザ発振
出力、効率等を向上させた金属蒸気レーザ装置に関す
る。
レーザ媒体とし、この放電状態を良好にしてレーザ発振
出力、効率等を向上させた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が形成される。この放電管にお
ける陰極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は前記放電管を包囲
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の外部は前記胴体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する。図中左側のブリュス
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。なお、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が形成される。この放電管にお
ける陰極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は前記放電管を包囲
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の外部は前記胴体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する。図中左側のブリュス
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。なお、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。陽極４および陰極
５の電極は、電極フランジ６を介して電極支持フランジ
７に固定されている。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。陽極４および陰極
５の電極は、電極フランジ６を介して電極支持フランジ
７に固定されている。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、このパルス二
極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
ック管を常温から1500℃まで加熱している。
を起動させて両電極４、５間に放電させ、このパルス二
極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
ック管を常温から1500℃まで加熱している。
（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内に発生させる必要があ
る。ところで、両電極４、５は耐熱性能の高いモリブデ
ン、タングステン等の金属が用いられ、電気導入部であ
る電極支持フランジ７は銅、アルミニウム等の金属が用
いられており、異種金属接続や放電で破損した電極の交
換性から電極フランジ６により固定されている。したが
って、電極部分の構造が複雑であり、異常放電発生原因
となる角部および銅、アルミニウム等の金属が用いられ
ている。異常放電はレーザ発振に必要なプラズマ発生の
妨げとなり、レーザ発振出力の減少原因となる。
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内に発生させる必要があ
る。ところで、両電極４、５は耐熱性能の高いモリブデ
ン、タングステン等の金属が用いられ、電気導入部であ
る電極支持フランジ７は銅、アルミニウム等の金属が用
いられており、異種金属接続や放電で破損した電極の交
換性から電極フランジ６により固定されている。したが
って、電極部分の構造が複雑であり、異常放電発生原因
となる角部および銅、アルミニウム等の金属が用いられ
ている。異常放電はレーザ発振に必要なプラズマ発生の
妨げとなり、レーザ発振出力の減少原因となる。
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、
異常放電を防止し、レーザ発振を効率よく行うレーザ発
振装置を提供することを目的とする。
異常放電を防止し、レーザ発振を効率よく行うレーザ発
振装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、金属蒸気を生成する金属蒸気源が配置され
た放電管と、この放電管の外周囲に設けられた断熱材
と、前記放電管の両端に接続された一対の電極と、この
一対の電極を支持する電極支持フランジと、この電極支
持フランジに接続されたブリュスタ管とを具備し、 前記電極に対する電気導入部となる前記電極支持フラ
ンジは、電極挿入孔を有する平板部と、この平板部の前
記放電管とは反対側に突設した円筒部とからなり、前記
電極挿入孔の前記放電管側の角部は滑らかな曲率面で形
成し、前記円筒内に前記電極を挿入したことを特徴とす
る。
た放電管と、この放電管の外周囲に設けられた断熱材
と、前記放電管の両端に接続された一対の電極と、この
一対の電極を支持する電極支持フランジと、この電極支
持フランジに接続されたブリュスタ管とを具備し、 前記電極に対する電気導入部となる前記電極支持フラ
ンジは、電極挿入孔を有する平板部と、この平板部の前
記放電管とは反対側に突設した円筒部とからなり、前記
電極挿入孔の前記放電管側の角部は滑らかな曲率面で形
成し、前記円筒内に前記電極を挿入したことを特徴とす
る。
（作用） セラミック管内を排気し、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。次にパルス高電圧源を作
動しセラミック管内にプラズマを生起させて金属蒸気源
が金属蒸気を生成し得る温度まで昇温するとセラミック
管内に金属蒸気が一様に分布する。
等のバッファガスを供給する。次にパルス高電圧源を作
動しセラミック管内にプラズマを生起させて金属蒸気源
が金属蒸気を生成し得る温度まで昇温するとセラミック
管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、セラミック管内は反転分布の状態とな
る。この状態でレーザ光を発生する。レーザ光は窓を通
過し、出力ミラーおよび全反射ミラーで反射する間にそ
の振幅が増加し、やがてミラー側から発振する。ここ
で、陽極および陰極間で安定したパルス二極放電を行
い、金属蒸気に自由電子を高エネルギーで衝突させてレ
ーザ光を発振させる。電極支持フランジに印加された高
電圧は、セラミック管側の電極挿入孔から平板部を通過
し、円筒部に加わり、陽極及び陰極に移り、陽極および
陰極間のみで安定した放電を行い、異常放電を防止す
る。
蒸気が励起され、セラミック管内は反転分布の状態とな
る。この状態でレーザ光を発生する。レーザ光は窓を通
過し、出力ミラーおよび全反射ミラーで反射する間にそ
の振幅が増加し、やがてミラー側から発振する。ここ
で、陽極および陰極間で安定したパルス二極放電を行
い、金属蒸気に自由電子を高エネルギーで衝突させてレ
ーザ光を発振させる。電極支持フランジに印加された高
電圧は、セラミック管側の電極挿入孔から平板部を通過
し、円筒部に加わり、陽極及び陰極に移り、陽極および
陰極間のみで安定した放電を行い、異常放電を防止す
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。
を説明する。
第１図において、従来の金属蒸気レーザ装置で説明し
た第３図と同一部分には同一符号および同一名称を使用
した。すなわち、第１図において、金属蒸気レーザ装置
には放電管としてのセラミック管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
間でパルス二極放電が行われる。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。
た第３図と同一部分には同一符号および同一名称を使用
した。すなわち、第１図において、金属蒸気レーザ装置
には放電管としてのセラミック管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
間でパルス二極放電が行われる。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20が接続される。この電極
支持フランジ20は第２図に拡大して示したように陽極４
および陰極５を挿入支持する電極挿入孔21を有する平板
部22と、この平板部22に突設した円筒部23とからなって
いる。また、電極挿入孔21の角部は面取りされた曲率面
24が形成されている。この曲率面24は断熱材13側に向け
て滑らかにわん曲している。これら電極支持フランジ20
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20が接続される。この電極
支持フランジ20は第２図に拡大して示したように陽極４
および陰極５を挿入支持する電極挿入孔21を有する平板
部22と、この平板部22に突設した円筒部23とからなって
いる。また、電極挿入孔21の角部は面取りされた曲率面
24が形成されている。この曲率面24は断熱材13側に向け
て滑らかにわん曲している。これら電極支持フランジ20
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と、左側のブリュスタ管11にはガス排気系に
接続されたガス排気管８とが設けられている。ガス供給
管３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と、左側のブリュスタ管11にはガス排気系に
接続されたガス排気管８とが設けられている。ガス供給
管３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。
前記ブリュスタ管11の客12の外側には、それぞれ出力
ミラーと全反射ミラーが配置され、この出力ミラーおよ
び全反射ミラー14は光共振器を構成する。
ミラーと全反射ミラーが配置され、この出力ミラーおよ
び全反射ミラー14は光共振器を構成する。
さて、前述のパルス二極放電は陽極４および陰極５を
支持し、電流を電極支持フランジ20に接続されたパルス
高圧電源によりなされる。
支持し、電流を電極支持フランジ20に接続されたパルス
高圧電源によりなされる。
このパルス高圧電源はコンデンサ15に充電された電荷
がサイラトロン18を点孤することにより、ほぼ10-7秒以
下の立上り時間で放電電流を発生する。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k Hz
〜数10k Hzである。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。このパルス高圧電源のパルス高電圧が陽極４およ
び陰極５間に印加されてパルス二極放電が行われ、セラ
ミック管２内に放電プラズマが生起される。
がサイラトロン18を点孤することにより、ほぼ10-7秒以
下の立上り時間で放電電流を発生する。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k Hz
〜数10k Hzである。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。このパルス高圧電源のパルス高電圧が陽極４およ
び陰極５間に印加されてパルス二極放電が行われ、セラ
ミック管２内に放電プラズマが生起される。
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および全反射ミラーで反射する
間にその振幅が増加し、やがて出力ミラー側から発振す
る。
蒸気が励起され、やがてセラミック管２内は反転分布の
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および全反射ミラーで反射する
間にその振幅が増加し、やがて出力ミラー側から発振す
る。
ここで、レーザ光を発振するためには、陽極４および
陰極５間で安定したパルス二極放電を行い、金属蒸気に
自由電子を高エネルギーで衝突させる必要があり、より
大出力のレーザ光を発振させるためには、パルス二極放
電によるさらに高エネルギープラズマが必要となる。陽
極４および陰極間で安定したパルス二極放電を行わせる
ために、電極支持フランジ20に印加された高電圧は、セ
ラミック管２側を滑らかな曲面で構成された曲率面24を
通過し、陽極４および陰極５を支持し、電気を陽極４お
よび陰極５に導入させる円筒部23に加わり、陽極４およ
び陰極５と広い接触面を持つ円筒部23から小さな抵抗で
陽極４および陰極５に移り、陽極４および陰極５間のみ
で安定した放電を行う。ここで、セラミック管２側を角
部等の放電発生のしやすい構造をなくし、滑らかな曲面
構造としたため、異常放電が防止可能となり、安定した
放電が行える。
陰極５間で安定したパルス二極放電を行い、金属蒸気に
自由電子を高エネルギーで衝突させる必要があり、より
大出力のレーザ光を発振させるためには、パルス二極放
電によるさらに高エネルギープラズマが必要となる。陽
極４および陰極間で安定したパルス二極放電を行わせる
ために、電極支持フランジ20に印加された高電圧は、セ
ラミック管２側を滑らかな曲面で構成された曲率面24を
通過し、陽極４および陰極５を支持し、電気を陽極４お
よび陰極５に導入させる円筒部23に加わり、陽極４およ
び陰極５と広い接触面を持つ円筒部23から小さな抵抗で
陽極４および陰極５に移り、陽極４および陰極５間のみ
で安定した放電を行う。ここで、セラミック管２側を角
部等の放電発生のしやすい構造をなくし、滑らかな曲面
構造としたため、異常放電が防止可能となり、安定した
放電が行える。
［発明の効果］ 本発明に係る金属蒸気レーザ装置によれば、パルス二
極放電を安定に生起可能となるため、レーザ出力を安定
かつ効率よく発振することができ、また、大出力レーザ
の発振も可能とする効果を奏する。
極放電を安定に生起可能となるため、レーザ出力を安定
かつ効率よく発振することができ、また、大出力レーザ
の発振も可能とする効果を奏する。
第１図は本発明に係る金属蒸気レーザ装置の一実施例を
示す構成図、第２図は第１図における要部を拡大して示
す縦断面図、第３図は従来の金属蒸気レーザ装置を示す
構成図である。 ２……セラミック管 ４……陽極 ５……陰極 20……電極支持フランジ 21……電極挿入孔 22……平板部 23……円筒部 24……曲率面
示す構成図、第２図は第１図における要部を拡大して示
す縦断面図、第３図は従来の金属蒸気レーザ装置を示す
構成図である。 ２……セラミック管 ４……陽極 ５……陰極 20……電極支持フランジ 21……電極挿入孔 22……平板部 23……円筒部 24……曲率面
Claims (1)
- 【請求項１】金属蒸気を生成する金属蒸気源が配置され
た放電管と、この放電管の外周囲に設けられた断熱材
と、前記放電管の両端に接続された一対の電極と、この
一対の電極を支持する電極支持フランジと、この電極支
持フランジに接続されたブリュスタ管とを具備し、 前記電極に対する電気導入部となる前記電極支持フラン
ジは、電極挿入孔を有する平板部と、この平板部の前記
放電管とは反対側に突設した円筒部とからなり、前記電
極挿入孔の前記放電管側の角部は滑らかな曲率面で形成
し、前記円筒部内に前記電極を挿入支持したことを特徴
とする金属蒸気レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4566888A JP2633604B2 (ja) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | 金属蒸気レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4566888A JP2633604B2 (ja) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | 金属蒸気レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01220489A JPH01220489A (ja) | 1989-09-04 |
| JP2633604B2 true JP2633604B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=12725765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4566888A Expired - Fee Related JP2633604B2 (ja) | 1988-02-27 | 1988-02-27 | 金属蒸気レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2633604B2 (ja) |
-
1988
- 1988-02-27 JP JP4566888A patent/JP2633604B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01220489A (ja) | 1989-09-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |