JP2836517B2 - Microwave-excited gas laser device - Google Patents

Microwave-excited gas laser device

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JP2836517B2
JP2836517B2 JP2941595A JP2941595A JP2836517B2 JP 2836517 B2 JP2836517 B2 JP 2836517B2 JP 2941595 A JP2941595 A JP 2941595A JP 2941595 A JP2941595 A JP 2941595A JP 2836517 B2 JP2836517 B2 JP 2836517B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガスレーザ装置に関
し、特に、マイクロ波励起ガスレーザ装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas laser device, and more particularly to a microwave-excited gas laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、マイクロ波により、レーザ媒
質ガスの分子を高エネルギー状態に放電励起してレーザ
発振を行なう、いわゆるマイクロ波励起ガスレーザ装置
は、種々提案されてきている。
2. Description of the Related Art Various types of so-called microwave-excited gas laser apparatuses have been proposed which perform laser oscillation by discharge-excitation of molecules of a laser medium gas to a high energy state by microwaves.

【0003】このようなマイクロ波励起ガスレーザ装置
においては、マイクロ波によるレーザ媒質ガスの空間的
に均一な励起が、その発振効率上、とりわけ要求され
る。
In such a microwave-excited gas laser device, spatially uniform excitation of the laser medium gas by microwaves is particularly required in terms of oscillation efficiency.

【0004】というのは、励起の不均一性が、励起に適
さないストリーマ放電を誘発したり、部分的なガスの異
常加熱を生じたり、又はレーザ増幅率の空間的不均一性
を発生したりして、それらが、結果的に、レーザ発振効
率の低下や、最大出力の低下の原因となるからである。
[0004] The non-uniformity of the excitation may cause a streamer discharge which is not suitable for the excitation, may cause partial abnormal heating of the gas, or may cause a spatial non-uniformity of the laser amplification factor. Then, as a result, they cause a decrease in laser oscillation efficiency and a decrease in maximum output.

【0005】ところが、マイクロ波による放電励起で
は、マイクロ波の波長が十数センチメートルと短いた
め、広い空間範囲で、均一な電界強度分布が得られず、
励起が空間的に不均一にってしまい、放電の空間的均一
化が、特に困難である。
However, in the case of discharge excitation by microwaves, since the wavelength of microwaves is as short as ten and several centimeters, a uniform electric field intensity distribution cannot be obtained in a wide space range.
The excitation becomes spatially non-uniform, and it is particularly difficult to make the discharge spatially uniform.

【0006】この対策として、例えば、特開平2−13
0975号公報の図1又は図2によれば、マイクロ波の
導波管の内部に絶縁物を挿入し、マイクロ波の電界の空
間的均一性を改善することを提案している。
As a countermeasure against this, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
According to FIG. 1 or FIG. 2 of JP-A-0975, it is proposed to insert an insulator inside a microwave waveguide to improve the spatial uniformity of the microwave electric field.

【0007】しかし、この構成では、電界の強度分布の
均一性が、比較的良好な部分を限定して使用するという
ものであるに過ぎず、本質的に均一なマイクロ波の電界
強度分布を生み出すものではない。
However, in this configuration, the uniformity of the electric field intensity distribution is limited to the use of relatively good portions, and an essentially uniform electric field intensity distribution of microwaves is produced. Not something.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】つまり、従来のマイク
ロ波励起ガスレーザ装置の構成では、マイクロ波の波長
が短いがために困難である空間的な電界強度分布の均一
化を本質的に実現する試みが、何等成されていなかっ
た。
That is, in the configuration of the conventional microwave-excited gas laser device, an attempt is made to essentially realize a uniform spatial electric field intensity distribution which is difficult because the wavelength of the microwave is short. But nothing was done.

【0009】本発明は、本質的に、放電励起用のマイク
ロ波の強度分布を均一化できる構成を有するマイクロ波
励起ガスレーザ装置を実現し、結果的に、均一な媒質の
励起が可能で、高効率にレーザ発振をすることができる
マイクロ波励起ガスレーザ装置を提供するものである。
The present invention essentially realizes a microwave-excited gas laser device having a structure capable of uniformizing the intensity distribution of microwaves for discharge excitation, and as a result, a uniform medium can be excited. An object of the present invention is to provide a microwave-excited gas laser device capable of efficiently performing laser oscillation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、マイクロ波発振器からが発振されるマイ
クロ波により被励起ガス媒質を高エネルギー状態に励起
させてレーザ発振を行うマイクロ波励起ガスレーザ装置
であって、前記被励起ガス媒質を、電界の振動方向が互
いに異なる複数のマイクロ波により励起するマイクロ波
励起ガスレーザ装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a microwave which excites a gas medium to be excited to a high energy state by a microwave oscillated from a microwave oscillator to perform laser oscillation. An excited gas laser device, wherein the excited gas medium is excited by a plurality of microwaves having different electric field oscillation directions.

【0011】更に、マイクロ波を定在波とするための定
在波形成手段を有し、被励起ガス媒質を、電界の振動方
向が互いに異なる複数の定在波のマイクロ波の各々の腹
の部分で前記被励起ガス媒質を励起するマイクロ波励起
ガスレーザ装置であってもよい。
Further, there is provided a standing wave forming means for converting the microwave into a standing wave, and the gas medium to be excited is connected to each antinode of a plurality of standing wave microwaves having different electric field oscillation directions. It may be a microwave-excited gas laser device that excites the gas medium to be excited at a portion.

【0012】そして、マイクロ波励起ガスレーザ装置か
らの光出力の強度変動が±5%以内の連続光出力となる
ような複数のパルスマイクロ波で被励起ガス媒質を励起
することが好適である。
It is preferable to excite the gas medium to be excited with a plurality of pulsed microwaves such that the intensity variation of the optical output from the microwave-excited gas laser device becomes a continuous optical output within ± 5%.

【0013】この場合、複数のマイクロ波が、各々パル
スマイクロ波であり、パルスの繰返し周波数は20kH
z以上であることが好適である。
In this case, each of the plurality of microwaves is a pulse microwave, and the pulse repetition frequency is 20 kHz.
It is preferable that it is not less than z.

【0014】一方で、複数のパルスマイクロ波が各々パ
ルス群であり、レ−ザ出力光がパルス光であってもよ
い。
On the other hand, a plurality of pulsed microwaves may each be a pulse group, and the laser output light may be pulsed light.

【0015】そして、以上の複数のパルスマイクロ波
が、時間的に重なるように被励起ガス媒質を励起するこ
とが好適である。
It is preferable that the plurality of pulsed microwaves excite the gas medium to be excited so as to overlap in time.

【0016】そして、複数のパルスマイクロ波の、デュ
ーティ比が0.1〜0.3以内に制御されていることが
好適である。
Preferably, the duty ratio of the plurality of pulsed microwaves is controlled within 0.1 to 0.3.

【0017】更に、 複数のパルスマイクロ波のデュー
ティ比が各々異なる場合には発振開始のタイミングを合
わせることが望ましい。
Further, when the duty ratios of a plurality of pulsed microwaves are different from each other, it is desirable to synchronize the oscillation start timing.

【0018】そして、複数のマイクロ波の電界振動方向
が互いに直交していてもよい。そして、被励起ガス媒質
はレーザ管内に封じられ、複数のマイクロ波の電界振動
方向の内少なくとも1つの電界振動方向が前記レーザ管
の光軸と交差していてもよい。
The electric field vibration directions of the plurality of microwaves may be orthogonal to each other. The gas medium to be excited may be sealed in the laser tube, and at least one of the plurality of microwave electric field vibration directions may intersect the optical axis of the laser tube.

【0019】更に、前述の定在波形成手段は空胴共振器
であり、前記空洞共振器は、互いに交差する部分を有す
る導波管を含み、前記交差する部分で、被励起ガス媒質
は、電界の振動方向が互いに異なる複数のマイクロ波に
より励起されてもよい。
Further, the above-mentioned standing wave forming means is a cavity resonator, and the cavity resonator includes a waveguide having a portion crossing each other, and at the crossing portion, the gas medium to be excited is: The electric field may be excited by a plurality of microwaves having different vibration directions.

【0020】この導波管が、互いに直交する2つの導波
管であることが好適である。この場合、2つの導波管の
各々が、マイクロ波発振器を有することも可能である。
Preferably, the waveguide is two waveguides orthogonal to each other. In this case, it is also possible that each of the two waveguides has a microwave oscillator.

【0021】そして、この2つの導波管の各々が、整合
器を有していてもよい。一方、被励起ガス媒質が、単一
のマイクロ波発振器が発振したマイクロ波により励起さ
れる構成でもよい。
[0021] Each of the two waveguides may have a matching device. On the other hand, the configuration may be such that the gas medium to be excited is excited by microwaves oscillated by a single microwave oscillator.

【0022】又は、定在波形成手段は空胴共振器であ
り、前記空洞共振器は、互いに交差する部分を有する導
波管を含み、前記交差する部分で、被励起ガス媒質は、
電界の振動方向が互いに異なる複数のマイクロ波により
励起されてもよい。
Alternatively, the standing wave forming means is a cavity resonator, and the cavity resonator includes a waveguide having a portion crossing each other, and at the crossing portion, the gas medium to be excited is:
The electric field may be excited by a plurality of microwaves having different vibration directions.

【0023】この場合、複数のマイクロ波が、単一のマ
イクロ波発振器が発振したマイクロ波を分岐することに
より得られてもよい。
In this case, a plurality of microwaves may be obtained by splitting a microwave oscillated by a single microwave oscillator.

【0024】そして、マイクロ波発振器から発振された
マイクロ波は、単一な導波管を伝播し、マイクロ波分配
器で複数のマイクロ波に分岐され、複数の導波管により
導波管の交差部に位置する被励起ガス媒質に導かれてい
てもよい。
Then, the microwave oscillated from the microwave oscillator propagates through a single waveguide, is branched into a plurality of microwaves by a microwave distributor, and crosses the waveguides by the plurality of waveguides. May be guided to the excited gas medium located in the section.

【0025】この導波管が整合器を有し、前記導波管
は、その位置がマイクロ波発振器とマイクロ波分配器と
の間、又は前記マイクロ波分配器と導波管の交差部との
間に存在してもよい。
This waveguide has a matching device, and the position of the waveguide is between the microwave oscillator and the microwave distributor or at the intersection of the microwave distributor and the waveguide. It may exist in between.

【0026】一方で、複数のマイクロ波が、単一のマイ
クロ波発振器が発振したマイクロ波を還状に伝播させ、
被励起ガス媒質を複数回通過させることにより得られる
構成でもよい。
On the other hand, a plurality of microwaves propagate microwaves oscillated by a single microwave oscillator in a return pattern,
A configuration obtained by passing the excited gas medium a plurality of times may be used.

【0027】この導波管が整合器を有し、前記導波管
は、その位置がマイクロ波発振器と前記マイクロ波分配
器との間に存在していてもよい。
[0027] The waveguide may have a matching device, and the position of the waveguide may be present between the microwave oscillator and the microwave distributor.

【0028】又、定在波形成手段は空洞共振器であり、
前記空胴共振器が、直方体型空胴共振器であってもよ
い。
The standing wave forming means is a cavity resonator,
The cavity resonator may be a rectangular parallelepiped cavity resonator.

【0029】この直方体型空胴共振器が、直方体の一辺
を共有する2つの面において、各々マイクロ波発振器を
有していてもよい。
This rectangular parallelepiped cavity resonator may have a microwave oscillator on each of two surfaces sharing one side of the rectangular parallelepiped.

【0030】そして、この直方体型空胴共振器が、一辺
を共有する2つの面に各々整合器を有していてもよい。
Further, the rectangular parallelepiped cavity resonator may have matching devices on two surfaces sharing one side.

【0031】一方、定在波形成手段は空洞共振器であ
り、前記空胴共振器が、円筒体型空胴共振器であっても
よい。
On the other hand, the standing wave forming means may be a cavity resonator, and the cavity resonator may be a cylindrical cavity resonator.

【0032】この円筒体型空胴共振器は、2つのマイク
ロ波発振器を有していてもよい。そして、この円筒体型
空胴共振器が、更に整合器を有していてもよい。
This cylindrical cavity resonator may have two microwave oscillators. The cylindrical cavity resonator may further include a matching device.

【0033】又、被励起ガス媒質はレーザ管内に封じら
れ、2つのマイクロ波発振器は、マイクロ波を発振する
ためのアンテナ部を有し、前記アンテナ部は、前記レー
ザ管の光軸方向に投影した場合に、互いに直交する方向
に延在していてもよい。
The gas medium to be excited is sealed in a laser tube, and the two microwave oscillators have an antenna unit for oscillating microwaves, and the antenna unit projects in the optical axis direction of the laser tube. In this case, they may extend in directions orthogonal to each other.

【0034】又、複数のマイクロ波の周波数が、0.1
GHz以内で互いに異なっていてもよい。
The frequency of the plurality of microwaves is 0.1
They may be different from each other within GHz.

【0035】又、複数のマイクロ波は、2つのマイクロ
波であり、各周波数が等しく、かつ互いのマイクロ波の
時間位相差が90度±4.5度以内で異なっていてもよ
い。
The plurality of microwaves may be two microwaves, each having the same frequency, and different in time phase difference between the microwaves within 90 degrees ± 4.5 degrees.

【0036】この時間位相差は、2つのマイクロ波のマ
イクロ波発振器から被励起ガス媒質までの伝播の距離差
が、互いに等しい複数のマイクロ波の波長の(1/4+
N/2)倍である(Nは0以上の整数)ように設定する
ことにより得られる。
This time phase difference is equal to (1 / + の) of the wavelengths of a plurality of microwaves in which the difference in the propagation distance between two microwaves from the microwave oscillator to the gas medium to be excited is equal to each other.
N / 2) times (N is an integer of 0 or more).

【0037】そして、この2つのマイクロ波のマイクロ
波発振器から被励起ガス媒質までの伝播の距離差は、誤
差±5%以内の範囲内にある。
The difference in propagation distance between the two microwaves from the microwave oscillator to the gas medium to be excited is within an error range of ± 5%.

【0038】一方で、時間位相差は、2つのマイクロ波
の伝播経路中の少なくともいずれか一方に位相シフター
を挿入して得られてもよい。
On the other hand, the time phase difference may be obtained by inserting a phase shifter into at least one of the two microwave propagation paths.

【0039】又、更にマイクロ波の定在波の状態を調整
する定在波調整手段を有してもよい。 この定在波調整
手段は、具体的には多孔を有するショートプランジャが
好適である。
Further, a standing wave adjusting means for adjusting a standing wave state of the microwave may be further provided. Specifically, the standing wave adjusting means is preferably a short plunger having a porosity.

【0040】又、マイクロ波の周波数は、2.45GH
z±0.05GHzが好適である。
The microwave frequency is 2.45 GHz.
z ± 0.05 GHz is preferred.

【0041】[0041]

【作用】以上の構成により、励起が2次元的に一様化・
均一化して、空間的に励起の均一化がなされる。
[Function] With the above configuration, the excitation is made two-dimensionally uniform.
The homogenization results in a spatially uniform excitation.

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明をする。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0043】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明をする。 本
実施例は、2つの交わる導波管により構成される空胴共
振器を有するマイクロ波励起ガスレーザ装置に関するも
のである。
Embodiment 1 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. This embodiment relates to a microwave-excited gas laser device having a cavity constituted by two intersecting waveguides.

【0044】図1は、本発明の第1の実施例を示す構成
図である。又、図2は、図1におけるマイクロ波パルス
がONの時のx軸とy軸を含む平面で切った断面図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane including the x-axis and the y-axis when the microwave pulse in FIG. 1 is ON.

【0045】図1、図2において、10は空胴共振器、
11,12はマイクロ波発振器、13,14は導波管、
15はレーザ管、16は出力鏡、17は全反射鏡、18
から21はプランジャ、22,23は整合器で3つのス
タブチューナを有する構成である。
1 and 2, reference numeral 10 denotes a cavity resonator;
11 and 12 are microwave oscillators, 13 and 14 are waveguides,
15 is a laser tube, 16 is an output mirror, 17 is a total reflection mirror, 18
To 21 are plungers, and 22 and 23 are matching devices having a structure having three stub tuners.

【0046】更に、24,25はマイクロ波発振器1
1,12のアンテナ、26はマイクロ波発振器11が発
生するy方向のマイクロ波の電界強度分布、27はマイ
クロ波発振器12が発生するx方向のマイクロ波の電界
強度分布、29はレーザ媒質ガスである。
Further, 24 and 25 are microwave oscillators 1
Reference numerals 1 and 12 denote antennas, 26 denotes an electric field intensity distribution of microwaves generated by the microwave oscillator 11 in the y direction, 27 denotes an electric field intensity distribution of microwaves generated by the microwave oscillator 12 in the x direction, and 29 denotes a laser medium gas. is there.

【0047】次に、図3(a)から(c)は、図2のレ
ーザ管15の内部の放電状態を示す拡大断面図である。
Next, FIGS. 3A to 3C are enlarged sectional views showing a discharge state inside the laser tube 15 of FIG.

【0048】図3(a)は、y方向電界のみを印加した
場合の放電状態、図3(b)および(c)は、y方向電
界及びx方向電界の同時印加の放電状態であり、図3
(b)は、y方向に電界が向いた瞬間を示し、図3
(c)は、x方向に電界が向いた瞬間を示す。
FIG. 3A shows a discharge state when only the y-direction electric field is applied, and FIGS. 3B and 3C show a discharge state when the y-direction electric field and the x-direction electric field are applied simultaneously. 3
FIG. 3B shows the moment when the electric field is directed in the y direction.
(C) shows the moment when the electric field is directed in the x direction.

【0049】図3において、30,31はy方向電束
線、32はx方向電束線、33,34は放電状態にある
放電領域である。
In FIG. 3, reference numerals 30 and 31 denote y-direction electric flux lines, 32 denotes an x-direction electric flux line, and 33 and 34 denote discharge regions in a discharged state.

【0050】以上のように構成されたマイクロ波励起ガ
スレーザ装置において、特に、大出力が要求されるCO
2レーザ装置を想定して以下の動作の説明をおこなう
が、レーザ媒質ガスを変えれば他の種類のガスレーザと
しても機能することはいうまでもない。
In the microwave-excited gas laser apparatus configured as described above, in particular, CO
The following operation will be described assuming a two- laser device, but it goes without saying that if the laser medium gas is changed, it will also function as another type of gas laser.

【0051】例えば、COガスレーザ、N2ガスレー
ザ、金属蒸気レーザ、希ガスレーザ、He−Neレー
ザ、イオンレーザ等にも適用可能である。
For example, the present invention can be applied to a CO gas laser, a N 2 gas laser, a metal vapor laser, a rare gas laser, a He—Ne laser, an ion laser and the like.

【0052】まず、図1及び図2に示すように、マイク
ロ波発振器11,12から発生したマイクロ波(発振周
波数は各々2.45GHz±0.05GHz)は、導波
管13,14を伝播し、整合器22、23で整合を取ら
れる。
First, as shown in FIGS. 1 and 2, microwaves (oscillation frequencies of 2.45 GHz ± 0.05 GHz, respectively) generated from microwave oscillators 11 and 12 propagate through waveguides 13 and 14. , Are matched by matching units 22 and 23.

【0053】ここで、導波管13,14は、互いにレー
ザ管15の位置において交差するが、特に本実施例の場
合には直交している。
Here, the waveguides 13 and 14 intersect each other at the position of the laser tube 15, but are orthogonal to each other in the present embodiment.

【0054】そして、本実施例の場合には、レーザ管1
5の位置においてマイクロ波発振器11とマイクロ波発
振器12からのマイクロ波は電界方向が直交している。
In this embodiment, the laser tube 1
At the position 5, the microwaves from the microwave oscillator 11 and the microwave oscillator 12 have the electric field directions orthogonal to each other.

【0055】よって、2つのマイクロ波発振器11,1
2から発振されたマイクロ波は、進行方向が互いに直交
しており、かつそれらの電界の振動方向(電界ベクトル
の方向)も互いに直交している。
Therefore, the two microwave oscillators 11, 1
Microwaves oscillated from 2 have traveling directions orthogonal to each other, and their electric field oscillation directions (directions of electric field vectors) are also orthogonal to each other.

【0056】このように直交する2つのマイクロ波電界
により、レーザ管15の中のレーザ媒質ガス29(比率
1:9:40のCO2,N2,Heの混合ガスで圧力は6
0Torr程度)を放電励起させ、全反射鏡17と出力
鏡16より構成される光共振器から、レーザ光がz軸方
向に出力される。
By the two orthogonal microwave electric fields, the laser medium gas 29 (the mixed gas of CO 2 , N 2 , and He at a ratio of 1: 9: 40 in the laser tube 15 has a pressure of 6)
(Approximately 0 Torr) by discharge excitation, and laser light is output in the z-axis direction from an optical resonator constituted by the total reflection mirror 17 and the output mirror 16.

【0057】ここで、マイクロ波については、図2のy
方向電界分布26とx方向電界分布27で示すように、
レーザ管15部分が定在波の腹の位置になるようにプラ
ンジャ18,19,20,21を移動させて調整する。
Here, regarding the microwave, y in FIG.
As shown by the directional electric field distribution 26 and the x-directional electric field distribution 27,
The plungers 18, 19, 20, and 21 are moved and adjusted so that the laser tube 15 is positioned at the antinode of the standing wave.

【0058】というのは、放電開始に必要とされる電界
強度は約1kV/cmとされているが、1kWのマイク
ロ波の進行波の場合、電界強度は最大でも約500V/
cm程度なので、放電開始には不充分である。
This is because the electric field intensity required for starting discharge is about 1 kV / cm, but in the case of a traveling wave of a microwave of 1 kW, the electric field intensity is at most about 500 V / cm.
cm, which is insufficient for starting discharge.

【0059】そこで、マイクロ波を定在波とし、さらに
電界強度の最も強い腹の位置がレーザ管15部分に一致
するように調整し、放電開始を行いやすくする。
Therefore, the microwave is used as a standing wave, and the position of the antinode where the electric field intensity is strongest is adjusted so as to coincide with the portion of the laser tube 15, so that the discharge can be easily started.

【0060】そして、整合器22,23により、マイク
ロ波発振器11,12と放電負荷とが最適マッチング状
態になるように調整されている。
The matching devices 22 and 23 adjust the microwave oscillators 11 and 12 and the discharge load so as to be in an optimum matching state.

【0061】又、図1では明示していないが、必要によ
り、レーザ媒質ガス29は、レーザ管15から配管で引
き出され、冷却後に再度ポンプで注入されるガス冷却循
環機構を設備することができる。
Although not explicitly shown in FIG. 1, if necessary, a gas cooling and circulating mechanism can be provided in which the laser medium gas 29 is drawn out of the laser tube 15 by a pipe and, after cooling, is again injected by a pump. .

【0062】以下、更に、本実施例におけるマイクロ波
の放電状態について、詳細に説明する。
Hereinafter, the discharge state of the microwave in this embodiment will be described in detail.

【0063】図3(a)は、y方向電界のみを印加した
場合の放電状態で、一方向の電界の印加状態を示す。
FIG. 3A shows a discharge state when only a y-direction electric field is applied, and shows a state where an electric field is applied in one direction.

【0064】すなわち、図2において、マイクロ波発振
器11のみを発振させ、レーザ管15にはy方向の電界
のみが印加されている状態である。
That is, in FIG. 2, only the microwave oscillator 11 is oscillated, and only the electric field in the y direction is applied to the laser tube 15.

【0065】このy方向の電界分布26は、マイクロ波
の波長に対応してレーザ管15の中央部分が強く、その
左右の端は弱い。
The electric field distribution 26 in the y direction is strong at the center of the laser tube 15 corresponding to the wavelength of the microwave, and weak at the left and right ends.

【0066】このため、放電33は、図3(a)に示す
ように、中央部分に縦長に細く放電し、レーザ媒質ガス
の均一励起が達成できない。
Therefore, as shown in FIG. 3 (a), the discharge 33 discharges vertically and thinly at the central portion, and uniform excitation of the laser medium gas cannot be achieved.

【0067】しかし、この場合も、縦長の図中上下方向
(y方向)については、放電状態は均一である。
However, also in this case, the discharge state is uniform in the vertical direction (y direction) in the vertically long figure.

【0068】この理由は、電束線30がy方向に連続で
あるため、y方向の電界強度の変化が少なくなっている
と考えられるためである。
The reason for this is that since the electric flux line 30 is continuous in the y-direction, the change in the electric field strength in the y-direction is considered to be small.

【0069】これに対して、図中左右方向(x方向)に
おいては、電束線の密度がx方向では大きく変化してい
るため、電界強度の変化が激しくなっている。
On the other hand, in the horizontal direction (x direction) in the figure, the electric field intensity greatly changes in the x direction because the density of the electric flux lines greatly changes in the x direction.

【0070】次に、図3(b)及び(c)は、y方向電
界およびx方向電界同時印加時の合成電界が、それぞれ
y方向、x方向を向いた瞬間の放電状態である。
FIGS. 3B and 3C show discharge states at the moment when the combined electric field when the y-direction electric field and the x-direction electric field are applied simultaneously is directed in the y-direction and the x-direction, respectively.

【0071】すなわち、図2において、マイクロ波発振
器11及び12が同時に発振し、レーザ管15にはx方
向の電界およびy方向の電界が同時に印加されている状
態を示している。
That is, FIG. 2 shows a state in which the microwave oscillators 11 and 12 oscillate simultaneously and an electric field in the x direction and an electric field in the y direction are simultaneously applied to the laser tube 15.

【0072】マイクロ波発振器11と12は、別個のマ
イクロ波発振器であるため、2.45GHzで発振して
も正確には同一周波数では発振せず、数MHz以上の発
振周波数の差がある。
Since the microwave oscillators 11 and 12 are separate microwave oscillators, even if they oscillate at 2.45 GHz, they do not oscillate exactly at the same frequency, and there is a difference in oscillation frequency of several MHz or more.

【0073】このように、2つの電界の振動周波数が異
なる場合、位相差δは経時的に変化する。
As described above, when the vibration frequencies of the two electric fields are different, the phase difference δ changes with time.

【0074】この時、合成ベクトルの描く軌跡はδの変
化に伴い、円−楕円−直線−楕円−円を繰り返す。
At this time, the trajectory drawn by the composite vector repeats a circle-ellipse-straight line-ellipse-circle as δ changes.

【0075】この繰り返しの周波数が、2つの異なる発
振周波数の差周波数に相当する。具体的には、合成電界
は、該当するマイクロ波の周波数(本実施例では2.4
GHzから2.5GHzまで)で回転振動し、そして、
この回転が、異なる2つの周波数の差周波数(本実施例
では最大で0.1GHz)で、状態変化していくのであ
る。
This repetition frequency corresponds to the difference frequency between two different oscillation frequencies. Specifically, the combined electric field is the frequency of the corresponding microwave (2.4 in this embodiment).
From 2.5 GHz to 2.5 GHz), and
This rotation changes the state at a difference frequency between the two different frequencies (0.1 GHz at the maximum in this embodiment).

【0076】よって、合成電界がy方向を向いた瞬間は
図3(b)の状態となり、合成電界がx方向を向いた瞬
間は図3(c)の状態となる。
Therefore, the moment when the combined electric field is directed in the y direction is as shown in FIG. 3B, and the moment when the combined electric field is directed in the x direction is as shown in FIG. 3C.

【0077】そして、合成電界がy方向を向いた瞬間
は、前述の説明のようにy方向に放電が均一化され、合
成電界がx方向を向いた瞬間はx方向に放電が均一化さ
れる。
At the moment when the combined electric field is directed in the y direction, the discharge is made uniform in the y direction as described above, and when the combined electric field is turned in the x direction, the discharge is made uniform in the x direction. .

【0078】更に、実際は、発振周波数の差周波数に対
応して、合成電界の方向は、2次元空間の全ての方向を
向くため、放電領域は全体として2次元的に広がり、図
3(b)及び(c)のように実質的に断面が円形状の均
一な放電領域が実現することになる。
Furthermore, in practice, the direction of the combined electric field extends in all directions in the two-dimensional space corresponding to the difference frequency of the oscillation frequency, so that the discharge region spreads two-dimensionally as a whole, and FIG. As shown in (c), a uniform discharge region having a substantially circular cross section is realized.

【0079】さて、本実施例においては、マイクロ波発
振器11,12から発振されるマイクロ波は、各々他の
形態を有するものももちろん使用可能であるが、パルス
マイクロ波を用いた。
In the present embodiment, the microwaves oscillated from the microwave oscillators 11 and 12 may have any other form, but pulse microwaves may be used.

【0080】これらの2つのパルスマイクロ波は、レー
ザ管15の位置において実質的に同時に印加される。
These two pulsed microwaves are applied substantially simultaneously at the position of the laser tube 15.

【0081】図4に、レーザ管位置で観測した場合の2
つのパルスマイクロ波の模式図を示す。
FIG. 4 shows the case where the laser beam was observed at the position of the laser tube.
1 shows a schematic diagram of one pulsed microwave.

【0082】ここで重要な点は、2つのパルスのON・
OFFのタイミングが、一致していることにある。
The important point here is the ON / OFF of the two pulses.
That is, the OFF timings coincide.

【0083】つまり、上述の均一な放電を実現するため
には、レーザ出力光が連続光、パルス光であるにかかわ
らず、2つのパルスマイクロ波は、時間的に重なり合う
必要がある。
That is, in order to realize the above-mentioned uniform discharge, two pulsed microwaves need to overlap in time regardless of whether the laser output light is continuous light or pulsed light.

【0084】というのは、互いのタイミングがずれた場
合、例えばマイクロ波発振器12が先にOFFした場
合、瞬間的に放電状態は図3(a)の状態となってしま
い、本実施例の2つの異なる電界交差による効果が達成
できないからである。
This is because when the timings are shifted from each other, for example, when the microwave oscillator 12 is turned off first, the discharge state instantaneously becomes the state shown in FIG. This is because the effect of three different electric field intersections cannot be achieved.

【0085】又、レーザ発振に寄与するCO2 分子の励
起状態は約200μsでほぼ完全に失われるとされてい
るから、レーザ光出力を連続した状態で取り出すには、
最低でも、(1/200μs)Hz、すなわち5kHz
程度の繰り返し周波数が必要となる。
Since the excited state of CO2 molecules contributing to laser oscillation is said to be almost completely lost in about 200 μs, it is necessary to take out the laser light output in a continuous state.
At least (1/200 μs) Hz, ie 5 kHz
About a repetition frequency is required.

【0086】しかし、5kHzそのままでは出力は強度
変動率が100%となってしまうので、レーザ光が連続
していると見なせる±5%以内の強度変動を実現するに
は、20kHz程度の繰り返し周波数が最低でも必要だ
と考えられることになる。
However, if the frequency is 5 kHz as it is, the output will have an intensity fluctuation rate of 100%. Therefore, in order to realize an intensity fluctuation within ± 5% in which the laser beam can be regarded as continuous, a repetition frequency of about 20 kHz is required. At a minimum, it will be considered necessary.

【0087】以上まとめると、本実施例においては、上
述のようなx方向電界及びy方向電界の同時印加状態を
創出することにより励起が極めて均一化になされる。
In summary, in this embodiment, the excitation is made extremely uniform by creating the above-described simultaneous application state of the x-direction electric field and the y-direction electric field.

【0088】具体的には、図3(a)に示される一方向
電界印加状態の放電では、レーザ管15の断面積の30
%以下しか放電領域が存在せず、レーザ出力も70W程
度であったが、本実施例の図3(b)及び(c)に示さ
れる構成では、レーザ管15の断面積の80%以上の放
電領域を実現し、レーザ出力も180W以上を達成して
いる。
Specifically, in the discharge in the unidirectional electric field application state shown in FIG.
% And the laser output was about 70 W, but in the configuration shown in FIGS. 3B and 3C of this embodiment, the discharge area was 80% or more of the sectional area of the laser tube 15. A discharge region is realized, and the laser output also achieves 180 W or more.

【0089】なお、本実施例では、マイクロ波発振器及
び導波管の数を2つの場合に代表させて説明したが、必
要に応じ、3つ以上設けることも可能である。
In this embodiment, the number of microwave oscillators and the number of waveguides has been described as two. However, three or more microwave oscillators and waveguides can be provided if necessary.

【0090】又、マイクロ波の電界振動方向について
は、レーザ管の光軸と最低限交差していれば必ずしも完
全に直交していなくてもよく、互いの振動の相対方向
も、最低限交差していれば必ずしも完全に直交していな
くてもよい。
The direction of the microwave electric field vibration does not necessarily have to be completely orthogonal as long as it intersects at least with the optical axis of the laser tube, and the relative directions of the vibrations also intersect at least. If they do, they need not necessarily be completely orthogonal.

【0091】又、本実施例では、プランジャをx方向ま
たはy方向に動かすことにより、マイクロ波の定在波の
腹位置の調整を行うことが可能である。
Further, in this embodiment, the antinode position of the standing wave of the microwave can be adjusted by moving the plunger in the x direction or the y direction.

【0092】そして、プランジャは平板状が代表的であ
るが、さらにマイクロ波が外部にもれない程度の複数個
の孔を設け、内部が観察できるようにしてもよい。
The plunger is typically in the form of a flat plate. However, a plurality of holes may be provided so that microwaves cannot escape to the outside so that the inside can be observed.

【0093】このプランジャに関しては、以下に述べる
実施例2及び実施例3においても同様である。
This plunger is the same in Embodiments 2 and 3 described below.

【0094】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(Embodiment 2) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0095】本実施例は、第1の実施例と同じくマイク
ロ波励起ガスレーザに関するが、マイクロ波発振器を2
本使用せず1本のマイクロ波発振器を用い、結果的に、
電界が直交するマイクロ波の2方向からの印加を達成し
ている構成例を示す。
This embodiment relates to a microwave-excited gas laser as in the first embodiment.
Using one microwave oscillator without using this, as a result,
An example of a configuration in which an electric field achieves application of microwaves orthogonal to each other from two directions is shown.

【0096】図5は、本発明の第2の実施例を示す断面
図であり、第1の実施例の図2に対応する。
FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.

【0097】図5において、図2と対応する部分は同一
の番号を付したが、105は空胴共振器、41は1つの
マイクロ波発振器、42,43,44は導波管であり、
導波管43,44はレーザ管15の位置で互いに直交し
ている。
In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG. 2 are given the same numbers, but 105 is a cavity resonator, 41 is one microwave oscillator, 42, 43 and 44 are waveguides,
The waveguides 43 and 44 are orthogonal to each other at the position of the laser tube 15.

【0098】ここで、整合器22,23は、各々導波管
43,44に付されているが、導波管42が整合器を有
しても構わない。
Here, the matching devices 22 and 23 are attached to the waveguides 43 and 44, respectively, but the waveguide 42 may have a matching device.

【0099】又、46はマイクロ波分配器であり、導波
管42を伝播するマイクロ波は、マイクロ波分配器46
にて2つに分配され、各々のマイクロ波はそれぞれ導波
管43と導波管44を伝播する。
Reference numeral 46 denotes a microwave distributor, and the microwave propagating through the waveguide 42 is supplied to the microwave distributor 46.
, And each microwave propagates through the waveguide 43 and the waveguide 44, respectively.

【0100】以上のように構成された本実施例の装置
は、第1の実施例の装置とは、マイクロ波発振器41か
ら導波管43と44の整合器22と23の直前までの構
成が異なるだけで、レーザ管15の付近の構成は全く同
一である。
The device of the present embodiment having the above-described structure is different from the device of the first embodiment in that the components from the microwave oscillator 41 to immediately before the matching devices 22 and 23 of the waveguides 43 and 44 are different. Only the difference is that the configuration near the laser tube 15 is exactly the same.

【0101】マイクロ波分配器46で分配された2つの
マイクロ波は、レーザ管15の位置で互いに交わり、レ
ーザ管15に対して空間的に電界の振動方向が直交する
2方向のマイクロ波電界として印加される。
The two microwaves distributed by the microwave distributor 46 intersect each other at the position of the laser tube 15, and form a microwave electric field in two directions in which the vibration direction of the electric field is spatially orthogonal to the laser tube 15. Applied.

【0102】しかしながら、第1の実施例と異なり2方
向のマイクロ波の周波数は全く同一であるため差周波が
生ぜず、一般的には、レーザ管15部分での電界方向
は、x軸方向、y軸方向を含む360度の空間の全ての
方向に対して、均一には向かはない。
However, unlike the first embodiment, since the frequencies of the microwaves in the two directions are completely the same, no difference frequency is generated. In general, the direction of the electric field in the laser tube 15 is x-axis direction, It does not face uniformly in all directions of the 360-degree space including the y-axis direction.

【0103】具体的は、2方向のマイクロ波の時間的位
相差が0度又は180度の場合には、x軸やy軸から斜
め45度の空間方向に向く直線偏波状態になるだけであ
る。
More specifically, when the temporal phase difference between the microwaves in the two directions is 0 degree or 180 degrees, only a linear polarization state is obtained in which the microwaves are oriented in a spatial direction obliquely 45 degrees from the x-axis or the y-axis. is there.

【0104】又、2方向のマイクロ波の時間的位相が9
0度異なるときは、円偏波状態となり、x軸方向、y軸
方向を含む360度の空間の全ての方向を、瞬間的には
向かう。
Also, the time phase of the microwave in two directions is 9
When the angle is different by 0 degrees, a circular polarization state is established, and the light is instantaneously directed in all directions in a 360-degree space including the x-axis direction and the y-axis direction.

【0105】又、位相差が上記以外の中途半端な角度で
ある場合には、楕円偏波状態となり、全ての方向を均等
には向かず、特定の方向が強くなって放電状態が均一化
されない。
When the phase difference is a halfway angle other than the above, the state becomes an elliptical polarization state, the directions are not uniformly oriented in all directions, the specific directions become strong, and the discharge state is not uniform. .

【0106】そこで、本実施例では、実際に2方向のマ
イクロ波の時間的位相が90度異なる状態を実現するた
めに、図5に示すように、分岐点Sよりレーザ管15の
中心点Cまでの導波管43を通る距離距離la と、導波
管44を通る距離lb の差(lb −la )を、マイクロ
波の導波管内波長の1/4波長に設定した。
Therefore, in the present embodiment, in order to actually realize a state in which the temporal phases of the microwaves in the two directions differ by 90 degrees, as shown in FIG. The difference (lb-la) between the distance l a passing through the waveguide 43 and the distance l b passing through the waveguide 44 is set to 1 / of the wavelength of the microwave in the waveguide.

【0107】なお、この距離の差は一般的に、(1/4
+N/2)波長(Nは0以上の整数)と表現できる。
Note that this difference in distance is generally (()
+ N / 2) wavelength (N is an integer of 0 or more).

【0108】又、距離la (導波管43を通る距離)と
距離lb (導波管44を通る距離)とが同一の場合で
も、導波管43,44のうち少なくともどちらか一方に
レーザ管15での時間的位相差が90度となるような位
相シフターを挿入しておけば、上記の距離差で時間的位
相差を作るものと同じ効果が得られる。
Even when the distance la (the distance passing through the waveguide 43) and the distance lb (the distance passing through the waveguide 44) are the same, at least one of the waveguides 43 and 44 has a laser tube. By inserting a phase shifter such that the temporal phase difference at 15 becomes 90 degrees, the same effect as that of producing the temporal phase difference by the above distance difference can be obtained.

【0109】なお、この位相シフターとしては、通常の
導波管中物質とは異なる誘電率を有する材料から形成す
ることができる。
The phase shifter can be formed of a material having a dielectric constant different from that of a usual substance in a waveguide.

【0110】以上の構成により、レーザ管15でのマイ
クロ波電界の方向は、空間の全ての方向を瞬間的には向
かうことになる。
With the above configuration, the direction of the microwave electric field in the laser tube 15 instantaneously goes in all directions in the space.

【0111】又、実施例1では完全な円偏波状態のみを
実現するのは不可能であり、楕円偏波や直線偏波状態を
含まざるを得なかったが、本実施例では、ほぼ完全な円
偏波状態のみの実現が可能である。
Further, in the first embodiment, it is impossible to realize only a perfect circular polarization state, and it is inevitable to include an elliptical polarization state and a linear polarization state. Only a circularly polarized state can be realized.

【0112】2つのマイクロ波電界の時間的位相はちょ
うど90度(完全な円偏波状態)であることが理想的に
は望ましいが、ある程度の楕円偏波は許容できる。その
許容範囲としては、±4.5度と評価した。
It is ideally desirable that the temporal phase of the two microwave electric fields be exactly 90 degrees (complete circular polarization state), but some degree of elliptical polarization is acceptable. The allowable range was evaluated as ± 4.5 degrees.

【0113】又、この±4.5度は、百分率表示で±5
%に相当するため、上記距離の差(lb −la )の誤差
許容範囲は±5%となる。
This ± 4.5 degrees is ± 5 degrees in percentage notation.
%, The permissible error range of the distance difference (lb-la) is ± 5%.

【0114】よって、本実施例では、1つのマイクロ波
発振器で、実施例1と同様な、あるいは実施例1以上の
励起状態の均一化を達成できることになる。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to achieve the same or a more uniform excitation state as in the first embodiment with one microwave oscillator.

【0115】なお、本実施例では、導波管の分岐の数を
2つの場合に代表させて説明したが、必要に応じ、3つ
以上分岐することも可能である。
In the present embodiment, the case where the number of branches of the waveguide is two has been described as a representative, but it is also possible to branch three or more as necessary.

【0116】又、マイクロ波の電界振動方向について
は、レーザ管の光軸と最低限交差していれば必ずしも完
全に直交していなくてもよい。
The direction of the electric field oscillation of the microwave does not necessarily have to be completely orthogonal as long as it intersects at least the optical axis of the laser tube.

【0117】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiment 3 Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0118】本発明の実施例は、第1の実施例と同じく
マイクロ波励起ガスレーザに関し、第2の実施例と同様
に、マイクロ波発振器を2つ使用せず、1つのマイクロ
波発振器を用いて、空間的に電界が直交する2方向のマ
イクロ波の電界の印加を実現する実施例である。
The embodiment of the present invention relates to a microwave-excited gas laser as in the first embodiment. As in the second embodiment, two microwave oscillators are not used and one microwave oscillator is used. This is an embodiment for realizing application of microwave electric fields in two directions where electric fields are spatially orthogonal to each other.

【0119】図6は、本発明の第3の実施例を示す断面
図であり、第1の実施例の図2に対応する。
FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.

【0120】図6において、図2と対応する部分は同一
の番号を付しが、106は空胴共振器、61はマイクロ
波発振器、62は整合器、63は導波管、64,65は
プランジャである。
In FIG. 6, parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, 106 is a cavity resonator, 61 is a microwave oscillator, 62 is a matching box, 63 is a waveguide, and 64 and 65 are It is a plunger.

【0121】導波管63は、1本の導波管を折り曲げ
て、重なり合う部分を作り、その重なり合った部分にレ
ーザ管15が位置するよう構成されており、折れ曲がっ
た導波管63は、レーザ管15の位置で互いに直交して
いる。
The waveguide 63 is configured such that a single waveguide is bent to form an overlapping portion, and the laser tube 15 is positioned at the overlapping portion. They are orthogonal to each other at the position of the tube 15.

【0122】整合器62は、導波管63のマイクロ波発
振器61とレーザ管15との間に付しているが、導波管
63のその他の部分に整合器が存在しても構わない。
Although the matching device 62 is provided between the microwave oscillator 61 of the waveguide 63 and the laser tube 15, the matching device may be provided in other portions of the waveguide 63.

【0123】以上のように構成された第3の実施例の装
置は、1本のマイクロ波発振器を使用してる点で、第2
の実施例と共通するが、本実施例ではマイクロ波分配器
を必要としない点が異なる。
The device according to the third embodiment having the above-described configuration uses a single microwave oscillator.
This embodiment is the same as that of the first embodiment, except that this embodiment does not require a microwave distributor.

【0124】本実施例においては、マイクロ波発振器6
1から発振されたマイクロ波は、折れ曲がった導波管6
3の重なり合った部分、すなわちレーザ管15の位置で
互いに交わり、レーザ管15に対しては空間的に電界が
直交する2方向のマイクロ波電界として印加される。
In this embodiment, the microwave oscillator 6
Microwave oscillated from 1 is bent waveguide 6
3 intersect each other at the overlapping portion, that is, the position of the laser tube 15, and the electric field is applied to the laser tube 15 as a microwave electric field in two directions orthogonal to each other in space.

【0125】本実施例においても、第2の実施例と同様
に、2方向のマイクロ波の周波数は全く同一であるた
め、一般的に、レーザ管15部分での電界方向が、x軸
方向、y軸方向を含む360度の空間の全ての方向に向
かうことにはならない。
Also in this embodiment, as in the second embodiment, the microwave frequencies in the two directions are exactly the same, so that the electric field direction in the laser tube 15 is generally It does not lead to all directions of the 360-degree space including the y-axis direction.

【0126】そこで、図6に示すように、レーザ管15
の中心点Cから導波管63を廻って再度中心点Cまで戻
る距離lc をマイクロ波の導波管内波長の1/4波長に
し、2方向のマイクロ波の時間的位相が90度異なる状
態を実現する達成できる。
Therefore, as shown in FIG.
The distance lc from the center point C to the center point C around the waveguide 63 and returning to the center point C is set to 1/4 wavelength of the wavelength in the waveguide of the microwave. Achievable can be achieved.

【0127】なお、距離lc は、一般的に(1/4+N
/2)波長(Nは0以上の整数)と表現できる。
The distance lc is generally (1/4 + N
/ 2) wavelength (N is an integer of 0 or more).

【0128】更に、距離lc が(1/4+N/2)波長
に等しくない場合であっても、レーザ管15での時間的
位相差が90度となるような所定の位相シフターをその
途中に挿入しておけば、同様な効果が得られることにな
る。
Further, even when the distance lc is not equal to the (1/4 + N / 2) wavelength, a predetermined phase shifter such that the temporal phase difference in the laser tube 15 becomes 90 degrees is inserted in the middle. If so, a similar effect can be obtained.

【0129】又、導波管63を廻る回数は、2回に限ら
ず、上記条件を満足すれば何回でも可能である。
The number of times the waveguide 63 is circulated is not limited to two, but may be any number as long as the above conditions are satisfied.

【0130】以上の構成により、本実施例においては、
レーザ管15でのマイクロ波の電界の方向が、空間の全
ての方向を瞬間的には向かうので、実施例1、2と同様
に、励起の均一化を達成できる。
With the above configuration, in this embodiment,
Since the direction of the electric field of the microwave in the laser tube 15 is instantaneously directed in all directions in the space, uniform excitation can be achieved as in the first and second embodiments.

【0131】そして、本実施例では、1つのマイクロ波
発振器で構成可能であることに加え、整合器も1つで済
む簡便な構成が実現できる。
In the present embodiment, in addition to being able to be configured with one microwave oscillator, a simple configuration requiring only one matching device can be realized.

【0132】なお、本実施例では、導波管の交差部を2
回交差の場合に代表させて説明したが、必要に応じ、3
回以上交差することも可能である。
In this embodiment, the intersection of the waveguides is 2
The explanation was made on behalf of a multiple crossing, but if necessary, 3
It is possible to cross more than once.

【0133】又、マイクロ波の電界振動方向について
は、レーザ管の光軸と最低限交差していれば必ずしも完
全に直交していなくてもよい。
The direction of microwave electric field oscillation does not have to be completely orthogonal as long as it intersects at least the optical axis of the laser tube.

【0134】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiment 4 Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0135】図7は、本発明の第4の実施例を示す2態
様の断面図であり、各々第1の実施例の図2に対応す
る。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views of two modes showing a fourth embodiment of the present invention, each corresponding to FIG. 2 of the first embodiment.

【0136】図7(a)は、直方体からなる直方体型空
胴共振器により構成されるマイクロ波励起ガスレーザ装
置、図7(b)は、円筒体からなる円筒体型空胴共振器
である。
FIG. 7A shows a microwave-excited gas laser device composed of a rectangular parallelepiped cavity resonator composed of a rectangular parallelepiped. FIG. 7B shows a cylindrical cavity resonator composed of a cylindrical body.

【0137】図7において、図2と対応する部分は同一
の番号を付したが、107は直方体型空胴共振器、10
8は円筒型空胴共振器、71,72,81,82はマイ
クロ波発振器、73,74,83,84はマイクロ波発
振器のアンテナ、75,76,85,86は整合器であ
る。
In FIG. 7, parts corresponding to those in FIG. 2 are given the same numbers, but 107 is a rectangular parallelepiped cavity resonator,
Reference numeral 8 denotes a cylindrical cavity resonator; 71, 72, 81, and 82 are microwave oscillators; 73, 74, 83, and 84 are microwave oscillator antennas; and 75, 76, 85, and 86 are matching devices.

【0138】これらの態様において、2つの異なるマイ
クロ波の電界の振動方向が互いに直交するためには、マ
イクロ波発振器のアンテナ73と74、又は83と84
とが、両アンテナをレーザ光軸方向(図面の紙面に垂直
な方向)に投影した場合に、互いに直交するように延在
している必要がある。
In these embodiments, in order for the directions of vibration of the electric fields of two different microwaves to be orthogonal to each other, it is necessary to use antennas 73 and 74 or 83 and 84 of the microwave oscillator.
Need to extend perpendicular to each other when both antennas are projected in the direction of the laser optical axis (the direction perpendicular to the plane of the drawing).

【0139】以上のように構成された第4の実施例の図
7(a)に示される構成は、第1の実施例の構成の導波
管部分を短く切り詰めた形態をしており、又図7(b)
に示される構成は、図7(a)の空洞共振器を円筒状に
したものであるから、マイクロ波発振器を2つ使用する
こと、これら2つのマイクロ波発振器が発振するマイク
ロ波の発振周波数が互いに異なること、整合器を2つ使
用することなどの点において同様である。
The configuration shown in FIG. 7A of the fourth embodiment configured as described above has a configuration in which the waveguide portion of the configuration of the first embodiment is cut short. FIG. 7 (b)
In the configuration shown in FIG. 7A, the cavity resonator shown in FIG. 7A is formed in a cylindrical shape. Therefore, two microwave oscillators are used, and the oscillation frequency of the microwaves oscillated by these two microwave oscillators is This is similar in that they are different from each other and that two matching devices are used.

【0140】よって、動作原理は第1の実施例に等し
く、2つのマイクロ波の差周波数で電界方向を360度
の空間すべての方向に向かせることで均一な放電を実現
することになる。
Therefore, the operation principle is the same as that of the first embodiment, and a uniform discharge is realized by directing the direction of the electric field in all the 360-degree spaces at the difference frequency between the two microwaves.

【0141】前述の第1の実施例の装置と比較すると、
図2でx軸方向及びy軸方向に伸びていた導波管部分が
本実施例ではなくなり、空胴共振器の小型化を達成して
いる。また、第1の実施例では合計4つ存在したプラン
ジャが本実施例1つもなくなり、付属装置の簡略化を達
成している。
As compared with the apparatus of the first embodiment,
The waveguide portion extending in the x-axis direction and the y-axis direction in FIG. 2 is not used in the present embodiment, and the cavity resonator is downsized. Further, in the first embodiment, there is no plunger having a total of four plungers in the present embodiment, and the simplification of the attached device is achieved.

【0142】定在波の波形及び腹位置の調整は、直方体
型空胴共振器を構成する図7(a)の紙面によって可能
である。
The adjustment of the waveform of the standing wave and the antinode position is possible on the paper of FIG. 7A constituting the rectangular parallelepiped cavity resonator.

【0143】また、図7(b)の円筒体型空胴共振器の
場合も、同様に調整が可能である。つまり、本実施例に
おいては、実施例1から3の構成を一層進め、空胴共振
器の小型化、付属装置の簡略化を実現したものである。
In the case of the cylindrical cavity resonator shown in FIG. 7B, the same adjustment can be made. That is, in the present embodiment, the configuration of the first to third embodiments is further advanced, and the miniaturization of the cavity resonator and the simplification of the attachment device are realized.

【0144】なお、本実施例では、マイクロ波発振器の
数を2つの場合に代表させて説明したが、必要に応じ、
3つ以上設けることも可能である。
In the present embodiment, the description has been made by exemplifying the case where the number of the microwave oscillators is two.
It is also possible to provide three or more.

【0145】又、マイクロ波の電界振動方向について
は、レーザ管の光軸と最低限交差していれば必ずしも完
全に直交していなくてもよく、互いの振動の相対方向
も、最低限交差していれば必ずしも完全に直交していな
くてもよい。
The direction of the microwave electric field vibration does not necessarily have to be completely orthogonal as long as it intersects the optical axis of the laser tube at least, and the relative directions of the vibrations also intersect at least. If they do, they need not necessarily be completely orthogonal.

【0146】(実施例5)以下、本発明の第5の実施例
について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(Embodiment 5) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0147】装置は第1の実施例と同様の構成のものを
用いた。さて、本実施例においては、マイクロ波発振器
11,12から発振されるマイクロ波は、各々他の形態
を有するものももちろん使用可能であるが、パルスマイ
クロ波を用いた。
An apparatus having the same configuration as that of the first embodiment was used. In the present embodiment, the microwaves oscillated from the microwave oscillators 11 and 12 are pulse microwaves, although those having other forms can be used.

【0148】これらの2つのパルスマイクロ波は、レー
ザ管15の位置において実質的に同時に印加される。
The two pulsed microwaves are applied substantially simultaneously at the position of the laser tube 15.

【0149】図4に、レーザ管位置で観測した場合の2
つのパルスマイクロ波の模式図を示す。
FIG. 4 shows the case where the laser beam was observed at the position of the laser tube.
1 shows a schematic diagram of one pulsed microwave.

【0150】ここで重要な点が2つある。1点目は、レ
ーザ管15内を流れているレーザ媒質ガス29の流速に
応じたパルスマイクロ波のデューティを最適化すること
である。
There are two important points here. The first point is to optimize the duty of the pulse microwave according to the flow rate of the laser medium gas 29 flowing in the laser tube 15.

【0151】というのは、レーザ媒質ガス29の流速に
対してデューティが大き過ぎると、レーザ媒質ガス29
の異常加熱を生じ安定な放電が得られなくなり、レーザ
出力の低下を招くからである。
This is because if the duty is too large with respect to the flow rate of the laser medium gas 29, the laser medium gas 29
This causes abnormal heating of the semiconductor laser and makes it impossible to obtain a stable discharge, resulting in a decrease in laser output.

【0152】2点目は、第1の実施例でも説明したよう
に2つのパルスのタイミングが、一致していることであ
る。
The second point is that the timings of the two pulses coincide as described in the first embodiment.

【0153】つまり、上述の均一な放電を実現するため
には、レーザ出力光が連続光、パルス光であるにかかわ
らず、2つのパルスマイクロ波は、時間的に重なり合う
必要がある。
That is, in order to realize the above-mentioned uniform discharge, two pulsed microwaves need to overlap in time regardless of whether the laser output light is continuous light or pulsed light.

【0154】というのは、互いのタイミングがずれた場
合、例えばマイクロ波発振器12が先にOFFした場
合、瞬間的に放電状態は図3(a)の状態となってしま
い、本実施例の2つの異なる電界交差による効果が達成
できないからである。
This is because when the timings are shifted from each other, for example, when the microwave oscillator 12 is turned off first, the discharge state is instantaneously changed to the state shown in FIG. This is because the effect of three different electric field intersections cannot be achieved.

【0155】そこで、本実施例においてはマイクロ発生
源であるマイクロ波発振器11,12の電源として図8
に示すものを用いた。
Therefore, in this embodiment, the power sources of the microwave oscillators 11 and 12, which are the microwave generation sources, are used as shown in FIG.
The following was used.

【0156】図8において、91はパルス発生回路、9
2はパルスディレイ回路、93はマイクロ発振器11を
駆動するための高圧電源部(y)、94はマイクロ発振
器12を駆動するための高圧電源部(x)である。
In FIG. 8, reference numeral 91 denotes a pulse generation circuit;
2 is a pulse delay circuit, 93 is a high voltage power supply (y) for driving the micro oscillator 11, and 94 is a high voltage power supply (x) for driving the micro oscillator 12.

【0157】図8において、パルス発生回路91で任意
の周波数に設定されたパルス信号は、パルスディレイ回
路92によって複数のパルス信号に分岐される。このパ
ルディレイ回路92によって分岐されたパルス信号につ
いては、デューティ比及び相互の遅延が任意に設定可能
である。
In FIG. 8, a pulse signal set to an arbitrary frequency by a pulse generating circuit 91 is branched by a pulse delay circuit 92 into a plurality of pulse signals. The duty ratio and the mutual delay of the pulse signal branched by the pal delay circuit 92 can be arbitrarily set.

【0158】分岐されたパルス信号は、高電圧電源部
(y)93,高電圧電源部(x)94を介してマイクロ
波発振器11,12に印加され、パルスマイクロ波が発
生される。
The branched pulse signal is applied to microwave oscillators 11 and 12 via a high voltage power supply (y) 93 and a high voltage power supply (x) 94 to generate a pulsed microwave.

【0159】図8のパルス発生回路91とパルスディレ
イ回路92によって、マイクロ波発振器11,12から
発振されるパルスマイクロ波のデューティを可変させた
時のレーザ発振の実施例を示す。
An example of laser oscillation when the duty of the pulse microwave oscillated from the microwave oscillators 11 and 12 is varied by the pulse generation circuit 91 and the pulse delay circuit 92 in FIG. 8 will be described.

【0160】ここで、デューティの定義は、マイクロ波
発振器11,12に印加する平均電力とピーク電流の比
とした。
Here, the duty is defined as the ratio between the average power applied to the microwave oscillators 11 and 12 and the peak current.

【0161】図9に示すようにデューティを上げていく
と発振効率も徐々に上昇していき、デューティが0.2
付近において最大発振効率18.1%を得ることがわか
り、更に、デューティを上げていくと発振効率は徐々に
低下していく傾向にあることがわかった。
As shown in FIG. 9, when the duty is increased, the oscillation efficiency is gradually increased, and the duty is increased by 0.2.
It was found that a maximum oscillation efficiency of 18.1% was obtained in the vicinity, and that the oscillation efficiency tended to gradually decrease as the duty was increased.

【0162】実用上、支障なく使用可能なマイクロ波励
起ガスレーザの発振効率は、最大発振効率の±2%の範
囲であると考えられるため、実用上0.1から0.3程
度のデューティの範囲内であれば、デューティがずれて
も充分な実用に供せられる。
Since the oscillation efficiency of a microwave-excited gas laser that can be used practically without hindrance is considered to be within a range of ± 2% of the maximum oscillation efficiency, a duty range of about 0.1 to 0.3 is practically used. If it is within the range, even if the duty is deviated, it can be provided to a sufficient practical use.

【0163】次に、マイクロ波発振器11と12にそれ
ぞれ異なったデューティのパルス信号を印加し、更に、
y方向のパルスマイクロ波を基準にx方向のパルスマイ
クロ波のタイミングをずらしてレーザ発振させた。
Next, pulse signals having different duties are applied to the microwave oscillators 11 and 12, respectively.
Laser oscillation was performed by shifting the timing of the pulse microwave in the x direction with reference to the pulse microwave in the y direction.

【0164】パルス発生回路91からのパルス周波数を
25kHzとし、パルスディレイ回路92によってy方
向に印加するパルス信号のデューティ比を20.0%
(パルス幅8μs)に、x方向に印加するパルス信号の
デューティ比を15.0%(パルス幅6μs)に設定
し、y方向のパルスマイクロ波を基準にx方向のパルス
マイクロ波のタイミングを、±5μsの範囲内で1μs
ずつずらしてレーザ発振させた。なお、マイクロ波入力
電力は956Wである。例えば、図10に示すように、
y方向に対して、x方向のタイミングをt=5μs進め
た場合には、レーザ出力は131W(発振効率13.7
%)となり、y方向,x方向相互のタイミングずれがな
いときには、レーザ最高出力156W(発振効率16.
3%)が得られた。又、y方向に対して、x方向のタイ
ミングをt=5μs遅らせた場合には、レーザ出力は1
20W(発振効率12.5%)であった。
The pulse frequency from the pulse generation circuit 91 is 25 kHz, and the duty ratio of the pulse signal applied in the y direction by the pulse delay circuit 92 is 20.0%.
(Pulse width: 8 μs), the duty ratio of the pulse signal applied in the x direction is set to 15.0% (pulse width: 6 μs), and the timing of the pulse microwave in the x direction is determined with reference to the pulse microwave in the y direction. 1μs within ± 5μs
Laser oscillation was carried out by shifting each time. The microwave input power is 956W. For example, as shown in FIG.
When the timing in the x direction is advanced by t = 5 μs with respect to the y direction, the laser output is 131 W (the oscillation efficiency is 13.7).
%), And when there is no timing shift between the y direction and the x direction, the laser maximum output is 156 W (the oscillation efficiency is 16.16%).
3%). When the timing in the x direction is delayed by t = 5 μs with respect to the y direction, the laser output becomes 1
20 W (12.5% of oscillation efficiency).

【0165】このようにして、y方向に対して、x方向
のタイミングのずれ時間を1μsずつずらした結果を図
10に示す。
FIG. 10 shows the result of shifting the timing shift time in the x direction by 1 μs with respect to the y direction in this way.

【0166】図10に示すように、ずれ時間と共にレー
ザ出力は徐々に低下し、5μs以上のずれになるとレー
ザ出力は極端に低下する。
As shown in FIG. 10, the laser output gradually decreases with the shift time, and when the shift exceeds 5 μs, the laser output extremely decreases.

【0167】更に、ずれ時間が2μs程度になるとプラ
ズマの形態が変化し、均一な励起が望めなくなるため、
最低でも±1μs以内のズレの範囲内にあわせる必要が
ある。
Further, when the deviation time is about 2 μs, the form of the plasma changes, and uniform excitation cannot be expected.
It is necessary to keep the deviation within a range of at least ± 1 μs.

【0168】以上のように、相互のデューティがずれて
いる場合には発振開始のタイミングを±1μs以内の範
囲内あわせることにより均一な励起が可能となり、高出
力が得られる。
As described above, when the duties are shifted from each other, uniform excitation can be performed by adjusting the oscillation start timing within the range of ± 1 μs, and a high output can be obtained.

【0169】なお、以上の全ての実施例において、導波
管は、矩形導波管であっても円筒導波管であってもいず
れでも可能である。
In all of the above embodiments, the waveguide may be a rectangular waveguide or a cylindrical waveguide.

【0170】そして、矩形導波管内を伝播するマイクロ
波は、TEm0モードであり、円筒導波管内を伝播するマ
イクロ波は、TE11モードである。
The microwave propagating in the rectangular waveguide is in the TEm0 mode, and the microwave propagating in the cylindrical waveguide is in the TE11 mode.

【0171】又、以上の全実施例において、整合器は2
スタブチューナ、3スタブチューナ、EHチューナのい
ずれかの形態を取り得る。
In all of the above embodiments, the matching device is 2
It may take any form of a stub tuner, a three stub tuner, or an EH tuner.

【0172】又、以上の全実施例において、空胴共振器
は、金属導体を母材とすると好適である。
In all of the above embodiments, it is preferable that the cavity is made of a metal conductor as a base material.

【0173】又、以上の全実施例において、レーザ管
が、マイクロ波を透過する誘電体を母材とすると好適で
ある。
In all of the above embodiments, it is preferable that the laser tube be made of a dielectric material that transmits microwaves.

【0174】そして、この誘電体には、石英ガラス、耐
熱強化ガラス等が使用し得る。又、以上の全実施例にお
いて、マイクロ波発振器として、マグネトロンを好適に
使用し得る。
For this dielectric, quartz glass, heat-resistant glass, or the like can be used. In all of the above embodiments, a magnetron can be suitably used as a microwave oscillator.

【0175】又、以上の全実施例において、被励起媒質
は、COガス、CO2ガス、N2ガス、金属蒸気、希ガ
ス、ハロゲンガスのうち少なくとも1つを含んでいるこ
とが可能である。
In all of the above embodiments, the medium to be excited can include at least one of CO gas, CO 2 gas, N 2 gas, metal vapor, rare gas, and halogen gas. .

【0176】又、以上の全実施例において、被励起媒質
がレーザ管、ガス循環ポンプ、熱交換器、ガス配管によ
り構成されるガス循環器系により循環せしめられること
も可能である。
In all of the above embodiments, the medium to be excited can be circulated by a gas circulator system including a laser tube, a gas circulation pump, a heat exchanger, and gas piping.

【0177】[0177]

【発明の効果】以上のように本発明は、被励起媒質の同
一部分に、同時に空間的に電界の振動方向が直交する2
方向のマイクロ波電界を印加する構成により、励起が2
次元的に一様化・均一化して、空間的に励起の均一化が
実現できる。
As described above, according to the present invention, the vibration direction of the electric field is spatially orthogonal to the same portion of the medium to be excited at the same time.
The configuration that applies a microwave electric field in
It is possible to achieve uniform spatial and uniform excitation by spatially uniformizing / homogenizing.

【0178】この結果、均一な媒質の励起が可能である
マイクロ波励起ガスレーザ装置を実現できる。
As a result, a microwave-excited gas laser device that can excite a uniform medium can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の斜視図FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of the present invention.

【図2】同第1の実施例の断面図FIG. 2 is a sectional view of the first embodiment.

【図3】同第1の実施例の放電管の内部の放電状態を示
す拡大断面図
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing a discharge state inside the discharge tube of the first embodiment.

【図4】同第1の実施例のマイクロ波の電界強度を示す
FIG. 4 is a diagram showing the electric field strength of the microwave of the first embodiment.

【図5】同第2の実施例の断面図FIG. 5 is a sectional view of the second embodiment.

【図6】同第3の実施例の断面図FIG. 6 is a sectional view of the third embodiment.

【図7】同第4の実施例の断面図FIG. 7 is a sectional view of the fourth embodiment.

【図8】同第5の実施例のマイクロ波発振器を駆動する
ための制御回路ブロック図
FIG. 8 is a block diagram of a control circuit for driving the microwave oscillator according to the fifth embodiment.

【図9】同第5の実施例のデューティ比を可変させたと
きのレーザ発振特性を示す説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram showing laser oscillation characteristics when the duty ratio of the fifth embodiment is varied.

【図10】同第5の実施例のy,x方向に印加するパル
スマイクロ波のデューティが異なる場合のタイミングを
可変させたときのレーザ発振特性を示す説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram showing laser oscillation characteristics when the timing when the duty of the pulse microwave applied in the y and x directions is different in the fifth embodiment is varied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 空胴共振器 11 マイクロ波発振器 12 マイクロ波発振器 13 導波管 14 導波管 15 レーザ管 16 出力鏡 17 全反射鏡 18 プランジャ 19 プランジャ 20 プランジャ 21 プランジャ 22 整合器 23 整合器 24 アンテナ 25 アンテナ 26 y方向電界分布 27 x方向電界分布 29 レーザ媒質ガス 30 y方向電束線 31 y方向電束線 32 x方向電束線 33 放電 34 放電 42 導波管 43 導波管 44 導波管 45 プランジャ 46 マイクロ波分配器 61 マイクロ波発振器 62 整合器 63 導波管 64 プランジャ 65 プランジャ 71 マイクロ波発振器 72 マイクロ波発振器 73 アンテナ 74 アンテナ 75 整合器 76 整合器 81 マイクロ波発振器 82 マイクロ波発振器 83 アンテナ 84 アンテナ 85 整合器 86 整合器 91 パルス発生回路 92 パルスディレイ回路 93 高圧電源部(y) 94 高圧電源部(x) 105 空胴共振器 106 空胴共振器 107 空胴共振器 108 空胴共振器 Reference Signs List 10 cavity resonator 11 microwave oscillator 12 microwave oscillator 13 waveguide 14 waveguide 15 laser tube 16 output mirror 17 total reflection mirror 18 plunger 19 plunger 20 plunger 21 plunger 22 matching device 23 matching device 24 antenna 25 antenna 26 Electric field distribution in the y direction 27 Electric field distribution in the x direction 29 Laser medium gas 30 Electric line in the y direction 31 Electric line in the y direction 32 Electric line in the x direction 33 Discharge 34 Discharge 42 Waveguide 43 Waveguide 44 Waveguide 45 Plunger 46 Microwave distributor 61 Microwave oscillator 62 Matching device 63 Waveguide 64 Plunger 65 Plunger 71 Microwave oscillator 72 Microwave oscillator 73 Antenna 74 Antenna 75 Matching device 76 Matching device 81 Microwave oscillator 82 Microwave oscillator 83 Antenna 84 Antenna 8 5 Matching Device 86 Matching Device 91 Pulse Generation Circuit 92 Pulse Delay Circuit 93 High Voltage Power Supply (y) 94 High Voltage Power Supply (x) 105 Cavity Resonator 106 Cavity Resonator 107 Cavity Resonator 108 Cavity Resonator

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 公一 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (72)発明者 木村 実 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番 1号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−78285(JP,A) 特開 平3−125485(JP,A) 特開 平5−251803(JP,A) 特開 昭50−54172(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/097 - 3/0979Continuation of the front page (72) Inventor Koichi Sato 3-10-1, Higashi-Mita, Tama-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Matsushita Giken Co., Ltd. (72) Minoru Kimura 3-10, Higashi-Mita, Tama-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 Matsushita Giken Co., Ltd. (56) References JP-A-2-78285 (JP, A) JP-A-3-125485 (JP, A) JP-A-5-251803 (JP, A) JP-A-50- 54172 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01S 3/097-3/0979

Claims (35)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被励起ガス媒質と電界の振動方向が異なる複数のマイクロ波を発生するマ
イクロ波発生器と前記マイクロ波発生器で発生したマイクロ波を用いて前
記被励起ガス媒質を励起させるガス励起手段とを有する
マイクロ波励起ガスレーザ装置であってガス励起手段は、前記複数のマイクロ波を交差させ、被
励起ガス媒質の同一部分に、同時に前記複数のマイクロ
波の前記電界を印加するマイクロ波励起ガスレーザ装
An apparatus for generating a plurality of microwaves having different vibration directions of an electric field from an excited gas medium and an electric field.
Before using the microwave generator, a microwave generated by said microwave generator
Gas exciting means for exciting the gas medium to be excited
A microwave-excited gas laser device , wherein the gas-exciting means intersects the plurality of microwaves and
At the same part of the excitation gas medium,
Microwave-excited gas laser device for applying the electric field of waves
Place .
【請求項2】 マイクロ波を定在波とするための定在波
形成手段を有し、被励起ガス媒質を、電界の振動方向が
互いに異なる複数の定在波のマイクロ波の各々の腹の部
分で前記被励起ガス媒質を励起する請求項1記載のマイ
クロ波励起ガスレーザ装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a standing wave forming means for converting the microwave into a standing wave, wherein the gas medium to be excited is connected to each antinode of a plurality of standing wave microwaves having different electric field vibration directions. 2. The microwave-excited gas laser device according to claim 1, wherein the excited gas medium is excited at a portion.
【請求項3】 マイクロ波励起ガスレーザ装置からの光
出力の強度変動が±5%以内の連続光出力となるような
複数のパルスマイクロ波で励起する請求項2記載のマイ
クロ波励起ガスレーザ装置。
3. The microwave-excited gas laser device according to claim 2, wherein the microwave-excited gas laser device is excited by a plurality of pulsed microwaves such that the intensity fluctuation of the light output from the microwave-excited gas laser device becomes a continuous light output within ± 5%.
【請求項4】 複数のマイクロ波が、各々パルスマイク
ロ波であり、パルスの繰返し周波数は20kHz以上で
ある請求項3記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
4. The microwave-excited gas laser device according to claim 3, wherein each of the plurality of microwaves is a pulsed microwave, and the pulse repetition frequency is 20 kHz or more.
【請求項5】 複数のパルスマイクロ波が各々パルス群
であり、レ−ザ出力光がパルス光である請求項2記載の
マイクロ波励起ガスレ−ザ装置。
5. The microwave excited gas laser device according to claim 2, wherein the plurality of pulsed microwaves are each a pulse group, and the laser output light is pulsed light.
【請求項6】 複数のパルスマイクロ波の、デューティ
比が0.1〜0.3以内に制御されていることを特徴す
る請求項3からのいずれか記載のマイクロ波励起ガス
レーザ装置。
6. plurality of pulsed microwave, a microwave excited gas laser apparatus according to any preceding claim, 3 where the duty ratio is characterized in that it is controlled to within 0.1 to 0.3.
【請求項7】 複数のパルスマイクロ波のデューティ比
が各々異なる場合には発振開始のタイミングを合わせる
ことを特徴する請求項3からのいずれか記載のマイク
ロ波励起ガスレーザ装置。
7. A plurality of pulsed microwave microwave excitation gas laser device according to any one of claims 3 to 6 when the duty ratio is different from each other is that characterized by timing the start of oscillation.
【請求項8】 複数のマイクロ波の電界振動方向が互い
に直交する請求項からのいずれか記載のマイクロ波
励起ガスレーザ装置。
8. A plurality of microwave microwave excitation gas laser device according to any one of claims 2 to 7, the electric field vibration directions are orthogonal to each other.
【請求項9】 被励起ガス媒質はレーザ管内に封じら
れ、複数のマイクロ波の電界振動方向の内少なくとも1
つの電界振動方向が前記レーザ管の光軸と交差する請求
記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
9. A gas medium to be excited is sealed in a laser tube, and at least one of a plurality of microwave electric field oscillation directions.
9. The microwave-excited gas laser device according to claim 8, wherein two electric-field oscillation directions intersect the optical axis of the laser tube.
【請求項10】 定在波形成手段は空胴共振器であり、
前記空洞共振器は、互いに交差する部分を有する導波管
を含み、前記交差する部分で、被励起ガス媒質は、電界
の振動方向が互いに異なる複数のマイクロ波により励起
される請求項から記載のマイクロ波励起ガスレーザ
装置。
10. The standing wave forming means is a cavity resonator,
The cavity resonator includes a waveguide having a portion intersecting each other, at a portion where the intersecting, the excitation gas medium, claims 2 vibration direction of the electric field is excited by a plurality of microwaves different 9 A microwave-excited gas laser device according to claim 1.
【請求項11】 導波管が、互いに直交する2つの導波
管である請求項10記載のマイクロ波励起ガスレーザ装
置。
11. The microwave-excited gas laser device according to claim 10 , wherein the waveguides are two waveguides orthogonal to each other.
【請求項12】 2つの導波管の各々が、マイクロ波発
振器を有する請求項11記載のマイクロ波励起ガスレー
ザ装置。
12. The microwave-excited gas laser device according to claim 11 , wherein each of the two waveguides has a microwave oscillator.
【請求項13】 2つの導波管の各々が、整合器を有す
る請求項12記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
13. The microwave-excited gas laser device according to claim 12 , wherein each of the two waveguides has a matching device.
【請求項14】 被励起ガス媒質が、単一のマイクロ波
発振器が発振したマイクロ波により励起される請求項
からのいずれかに記載のマイクロ波励起ガスレーザ装
置。
14. the excitation gas medium, according to claim 2 in which a single microwave oscillator is excited by the microwaves oscillated
10. The microwave-excited gas laser device according to any one of items 1 to 9 .
【請求項15】 定在波形成手段は空胴共振器であり、
前記空洞共振器は、互いに交差する部分を有する導波管
を含み、前記交差する部分で、被励起ガス媒質は、電界
の振動方向が互いに異なる複数のマイクロ波により励起
される請求項14記載のマイクロ波励起ガスレーザ装
置。
15. The standing wave forming means is a cavity resonator,
15. The cavity resonator according to claim 14 , wherein the cavity resonator includes a waveguide having portions that intersect each other, and at the intersections, the gas medium to be excited is excited by a plurality of microwaves having different vibration directions of an electric field. Microwave-excited gas laser device.
【請求項16】 複数のマイクロ波が、単一のマイクロ
波発振器が発振したマイクロ波を分岐することにより得
られる請求項15記載のマイクロ波励起ガスレーザ装
置。
16. The microwave-excited gas laser device according to claim 15 , wherein the plurality of microwaves are obtained by branching a microwave oscillated by a single microwave oscillator.
【請求項17】 マイクロ波発振器から発振されたマイ
クロ波は、単一な導波管を伝播し、マイクロ波分配器で
複数のマイクロ波に分岐され、複数の導波管により導波
管の交差部に位置する被励起ガス媒質に導かれる請求項
16記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
17. A microwave oscillated from a microwave oscillator propagates through a single waveguide, is branched into a plurality of microwaves by a microwave distributor, and crosses the waveguides by the plurality of waveguides. Claims: Guided to the excited gas medium located in the part
17. The microwave-excited gas laser device according to item 16 .
【請求項18】 複数のマイクロ波が、単一のマイクロ
波発振器が発振したマイクロ波を還状に伝播させ、被励
起ガス媒質中を複数回通過させることにより得られる請
求項15記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
18. plurality of microwaves, to propagate microwaves single microwave oscillator oscillates in Kaejo microwave according to claim 15, obtained by multiple passes through the excitation gas medium Excitation gas laser device.
【請求項19】 定在波形成手段は空洞共振器であり、
前記空胴共振器が、直方体型空胴共振器である請求項
から記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
19. The standing wave forming means is a cavity resonator,
3. The cavity resonator according to claim 2 , wherein the cavity resonator is a rectangular cavity resonator.
10. The microwave-excited gas laser device according to items 9 to 9 .
【請求項20】 直方体型空胴共振器が、直方体の一辺
を共有する2つの面において、各々マイクロ波発振器を
有する請求項19記載のマイクロ波励起ガスレーザ装
置。
20. The microwave-excited gas laser device according to claim 19 , wherein the rectangular cavity resonator has a microwave oscillator on each of two surfaces sharing one side of the rectangular parallelepiped.
【請求項21】 直方体型空胴共振器が、一辺を共有す
る2つの面に各々整合器を有する請求項20記載のマイ
クロ波励起ガスレーザ装置。
21. The microwave-excited gas laser device according to claim 20, wherein the rectangular parallelepiped cavity has a matching device on each of two surfaces sharing one side.
【請求項22】 定在波形成手段は空洞共振器であり、
前記空胴共振器が、円筒体型空胴共振器である請求項
から記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
22. The standing wave forming means is a cavity resonator,
3. The cavity resonator according to claim 2 , wherein the cavity resonator is a cylindrical cavity resonator.
10. The microwave-excited gas laser device according to items 9 to 9 .
【請求項23】 円筒体型空胴共振器が2つのマイクロ
波発振器を有している請求項22記載のマイクロ波励起
ガスレーザ装置。
23. The microwave-excited gas laser device according to claim 22 , wherein the cylindrical cavity resonator has two microwave oscillators.
【請求項24】 被励起ガス媒質はレーザ管内に封じら
れ、2つのマイクロ波発振器は、マイクロ波を発振する
ためのアンテナ部を有し、前記アンテナ部は、前記レー
ザ管の光軸方向に投影した場合に、互いに直交する方向
に延在している請求項202123のいずれか記載
のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
24. A gas medium to be excited is sealed in a laser tube, and the two microwave oscillators have an antenna unit for oscillating microwaves, and the antenna unit projects in an optical axis direction of the laser tube. The microwave-excited gas laser device according to any one of claims 20 , 21 , and 23 , wherein the microwave-excited gas laser device extends in a direction orthogonal to each other.
【請求項25】 複数のマイクロ波の周波数が、互いに
異なる請求項1から13、又は19から24のいずれか
記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
25. The frequency of the plurality of microwaves, a microwave excited gas laser apparatus according to any of different claims 1 to each other 13, or 19 to 24.
【請求項26】 複数のマイクロ波の周波数の差が、
0.1GHz以内である請求項25記載のマイクロ波励
起ガスレーザ装置。
26. The difference between the frequencies of the plurality of microwaves is
26. The microwave-excited gas laser device according to claim 25, which is within 0.1 GHz.
【請求項27】 複数のマイクロ波は、2つのマイクロ
波であり、各周波数が等しく、かつ互いのマイクロ波の
時間位相差が90度±4.5度以内で異なっている請求
14から18のいずれか記載のマイクロ波励起ガスレ
ーザ装置。
27. plurality of microwave is two microwave, equal each frequency, and claims 14 to time-phase difference of mutual microwave are different within 90 ° ± 4.5 ° 18 The microwave-excited gas laser device according to any one of the above.
【請求項28】 時間位相差は、2つのマイクロ波のマ
イクロ波発振器から被励起ガス媒質までの伝播の距離差
が、互いに等しい複数のマイクロ波の波長の(1/4+
N/2)倍である(Nは0以上の整数)ように設定する
ことにより得られる請求項27記載のマイクロ波励起ガ
スレーザ装置。
28. The time phase difference is (1 / + の) of the wavelengths of a plurality of microwaves in which the difference in propagation distance between two microwave oscillators from the microwave oscillator to the gas medium to be excited is equal to each other.
28. The microwave-excited gas laser device according to claim 27 , wherein the microwave-excited gas laser device is obtained by setting it to be (N / 2) times (N is an integer of 0 or more).
【請求項29】 2つのマイクロ波のマイクロ波発振器
から被励起ガス媒質までの伝播の距離差が、距離差±5
%以内の範囲内にある請求項28記載のマイクロ波励起
ガスレーザ装置。
29. A difference in propagation distance between two microwaves from a microwave oscillator to a gas medium to be excited is a distance difference of ± 5.
29. The microwave-excited gas laser device according to claim 28 , which is within the range of%.
【請求項30】 時間位相差は、2つのマイクロ波の伝
播経路中の少なくともいずれか一方に位相シフターを挿
入して得られる請求項27記載のマイクロ波励起ガスレ
ーザ装置。
30. The microwave excited gas laser device according to claim 27 , wherein the time phase difference is obtained by inserting a phase shifter into at least one of two microwave propagation paths.
【請求項31】 更に、マイクロ波の定在波の状態を調
整する定在波調整手段を有する請求項から30のいず
れか記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置。
31. Furthermore, the microwave excitation gas laser device according to any one of claims 2 having a standing wave adjusting means for adjusting the state of the standing microwave 30.
【請求項32】 定在波調整手段が、多孔を有するショ
ートプランジャである請求項31記載のマイクロ波励起
ガスレーザ装置。
32. The microwave excited gas laser device according to claim 31 , wherein the standing wave adjusting means is a short plunger having a porosity.
【請求項33】 複数のマイクロ波の電界振動方向が互
いに直交する請求項1記載のマイクロ波励起ガスレーザ
装置
33. The electric field oscillation directions of a plurality of microwaves are mutually different.
2. The microwave-excited gas laser according to claim 1, wherein
Equipment .
【請求項34】 被励起ガス媒質はレーザ管内に封じら
れ、複数のマイクロ波の電界振動方向の内少なくとも1
つの電界振動方向が前記レーザ管の光軸と交差する請求
項33記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置
34. A gas medium to be excited is sealed in a laser tube.
And at least one of a plurality of microwave electric field oscillation directions.
Two electric field oscillation directions intersect the optical axis of the laser tube
Item 34. The microwave-excited gas laser device according to item 33 .
【請求項35】 被励起ガス媒質が、単一のマイクロ波
発振器が発振したマイクロ波により励起される請求項1
記載のマイクロ波励起ガスレーザ装置
35. The gas medium to be excited is a single microwave.
An oscillator is excited by the oscillated microwave.
A microwave-excited gas laser device according to claim 1 .
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