JP2877267B2 - レーザ発振装置 - Google Patents
レーザ発振装置Info
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- JP2877267B2 JP2877267B2 JP22312291A JP22312291A JP2877267B2 JP 2877267 B2 JP2877267 B2 JP 2877267B2 JP 22312291 A JP22312291 A JP 22312291A JP 22312291 A JP22312291 A JP 22312291A JP 2877267 B2 JP2877267 B2 JP 2877267B2
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- cylindrical cavity
- discharge
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波領域の電磁
波によって放電励起されるレーザ発振器に関するもので
ある。
波によって放電励起されるレーザ発振器に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ装置を図２に示す。図２は
従来のレーザ装置の構成を示す正面断面図である。放電
管１は、マイクロ波発振器２から導波管３を経て接続さ
れた円筒型空胴共振器４の中に導入・設置されており、
その両端に全反射ミラー５と出力ミラー６が設置されて
いる。かかる構成によって、マイクロ波発振器２から出
力されたマイクロ波が導波管３の中を伝搬し、円筒型空
胴共振器４に伝送され、放電管１内のレーザガスがマイ
クロ波の電界により放電励起される。これによってレー
ザガス媒質からの誘導放出光を得て、光共振器を構成す
る全反射ミラー５と出力ミラー６の間の往復反射によっ
て増幅し、出力ミラー６を透過したレーザ光７を取り出
す。この場合、マイクロ波によるレーザガスの放電励起
法はHandy and Brandelik,J.Appl.Phys., 49,3753-3756
(1978). によりすでに公知である。
従来のレーザ装置の構成を示す正面断面図である。放電
管１は、マイクロ波発振器２から導波管３を経て接続さ
れた円筒型空胴共振器４の中に導入・設置されており、
その両端に全反射ミラー５と出力ミラー６が設置されて
いる。かかる構成によって、マイクロ波発振器２から出
力されたマイクロ波が導波管３の中を伝搬し、円筒型空
胴共振器４に伝送され、放電管１内のレーザガスがマイ
クロ波の電界により放電励起される。これによってレー
ザガス媒質からの誘導放出光を得て、光共振器を構成す
る全反射ミラー５と出力ミラー６の間の往復反射によっ
て増幅し、出力ミラー６を透過したレーザ光７を取り出
す。この場合、マイクロ波によるレーザガスの放電励起
法はHandy and Brandelik,J.Appl.Phys., 49,3753-3756
(1978). によりすでに公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のレーザ装置にあ
って、マイクロ波を封入した従来の空胴を用いてレーザ
の発振を行なう場合、レーザ出力を上げるため円筒型空
胴共振器４の長さを長くすることが考えられる。
って、マイクロ波を封入した従来の空胴を用いてレーザ
の発振を行なう場合、レーザ出力を上げるため円筒型空
胴共振器４の長さを長くすることが考えられる。
【０００４】ところが、円筒型空胴共振器４の長さを長
くすると、図３に示す空胴共振器内のマイクロ波電界モ
ードを共振周波数ｆ、共振器長Ｌと内径Ｄの関係に基づ
いて表わした特性にて明らかな如く、長さＬが大きくな
ることによって、空胴内で形成される電界モードの共振
周波数が放電に使用するマイクロ波の発振周波数に接近
し、放電管１内のレーザガスの均一放電を誘起するため
の軸方向均一電界を形成するＴＭ010 モード以外に種々
のモードが混在することにより、放電が不均一となって
しまう。
くすると、図３に示す空胴共振器内のマイクロ波電界モ
ードを共振周波数ｆ、共振器長Ｌと内径Ｄの関係に基づ
いて表わした特性にて明らかな如く、長さＬが大きくな
ることによって、空胴内で形成される電界モードの共振
周波数が放電に使用するマイクロ波の発振周波数に接近
し、放電管１内のレーザガスの均一放電を誘起するため
の軸方向均一電界を形成するＴＭ010 モード以外に種々
のモードが混在することにより、放電が不均一となって
しまう。
【０００５】このため、放電管１内のレーザガス全体を
均一に励起放電できなくなり、レーザ出力を上げること
とは逆にレーザ出力が低下するという問題があった。
均一に励起放電できなくなり、レーザ出力を上げること
とは逆にレーザ出力が低下するという問題があった。
【０００６】また、別の方法としてレーザ出力を上げる
ためマイクロ波のパワーを上げるという方策もあるが、
放電管１の温度上昇が生じてしまいこの方策にも限界が
ある。
ためマイクロ波のパワーを上げるという方策もあるが、
放電管１の温度上昇が生じてしまいこの方策にも限界が
ある。
【０００７】本発明は、上述の実状に鑑みてマイクロ波
のパワーの上昇によらず、長くした円筒型空胴の内部に
ＴＭ010 モードを優先的に形成させることによって、円
筒型空胴共振器内の放電管中のレーザガス全体を均一に
放電させ、レーザ出力及び発振効率を向上させることが
できるレーザ発振装置を提供することを目的とする。
のパワーの上昇によらず、長くした円筒型空胴の内部に
ＴＭ010 モードを優先的に形成させることによって、円
筒型空胴共振器内の放電管中のレーザガス全体を均一に
放電させ、レーザ出力及び発振効率を向上させることが
できるレーザ発振装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を
導入する円筒型空胴共振器と、この円筒型空胴共振器内
に設けられ電界によって放電を発生させる放電管と、こ
の放電管の両端に備えられる全反射ミラー及び出力ミラ
ーと、からなるレーザ発振器において、上記円筒型空胴
共振器は、ドーナツ状連絡板にて放電管軸方向に沿い複
数室に分割され、分割された各室は、上記放電管軸方向
に均一なマイクロ波電界となるＴＭ010 モードを形成す
る空胴小共振器を形成したことを特徴とする。
発明は、マイクロ波発振器から出力されたマイクロ波を
導入する円筒型空胴共振器と、この円筒型空胴共振器内
に設けられ電界によって放電を発生させる放電管と、こ
の放電管の両端に備えられる全反射ミラー及び出力ミラ
ーと、からなるレーザ発振器において、上記円筒型空胴
共振器は、ドーナツ状連絡板にて放電管軸方向に沿い複
数室に分割され、分割された各室は、上記放電管軸方向
に均一なマイクロ波電界となるＴＭ010 モードを形成す
る空胴小共振器を形成したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】例えば、円筒型空胴共振器内部で形成するマイ
クロ波電界に対して垂直に金属製連結板を設置すること
によってＴＭ010 モードだけが形成する円筒型空胴小共
振器を同軸上に連設して空胴共振器とすることによっ
て、レーザガス全体を均一に放電させると共に放電体積
を増加させることになり、レーザ出力を上げることにな
る。
クロ波電界に対して垂直に金属製連結板を設置すること
によってＴＭ010 モードだけが形成する円筒型空胴小共
振器を同軸上に連設して空胴共振器とすることによっ
て、レーザガス全体を均一に放電させると共に放電体積
を増加させることになり、レーザ出力を上げることにな
る。
【００１０】
【実施例】ここで、図１を参照して本発明の実施例を説
明する。図１は空胴共振器として円筒型空胴共振器を用
いる場合を例示しており、図２と同一部分には同一符号
を付す。図１において、円筒型空胴共振器４は、その内
部に銅製のドーナツ状連結板８を備えて複数室に分割さ
れ、それぞれの部屋を空胴小共振器９として形成した。
明する。図１は空胴共振器として円筒型空胴共振器を用
いる場合を例示しており、図２と同一部分には同一符号
を付す。図１において、円筒型空胴共振器４は、その内
部に銅製のドーナツ状連結板８を備えて複数室に分割さ
れ、それぞれの部屋を空胴小共振器９として形成した。
【００１１】この場合、前述の図３にて示すようにＴＭ
010 モードのみが形成されるように空胴小共振器９の内
径Ｄ及び長さＬが定められる。例えば、炭酸ガスレーザ
用のレーザガス（組成ＣＯ2 ，Ｎ2 ，Ｈｅ，圧力４０To
rr）を対象として、内径Ｄ8.6cm 、長さＬ２０cmの空胴
小共振器９を銅製のドーナツ状連結板８（内径3.5cm 、
厚み0.5cm ）で連結し、長さ４0.5cm 及び６１cmの円筒
型空胴共振器４とすることによって、放電管１内のレー
ザガスを周波数2.４５GHz のマイクロ波発振器を用いて
放電させた。この結果、空胴小共振器の数に応じて得ら
れるレーザ出力及びレーザ発振効率を表１に示す。
010 モードのみが形成されるように空胴小共振器９の内
径Ｄ及び長さＬが定められる。例えば、炭酸ガスレーザ
用のレーザガス（組成ＣＯ2 ，Ｎ2 ，Ｈｅ，圧力４０To
rr）を対象として、内径Ｄ8.6cm 、長さＬ２０cmの空胴
小共振器９を銅製のドーナツ状連結板８（内径3.5cm 、
厚み0.5cm ）で連結し、長さ４0.5cm 及び６１cmの円筒
型空胴共振器４とすることによって、放電管１内のレー
ザガスを周波数2.４５GHz のマイクロ波発振器を用いて
放電させた。この結果、空胴小共振器の数に応じて得ら
れるレーザ出力及びレーザ発振効率を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】この表１に示されるように、空胴小共振器
１個の実施例に対して、連結板８により空胴小共振器を
２個及び３個を連結して共振器長を長くすると、レーザ
発振効率はほとんど変化しないが、レーザ出力はそれに
ほぼ比例して増加する。
１個の実施例に対して、連結板８により空胴小共振器を
２個及び３個を連結して共振器長を長くすると、レーザ
発振効率はほとんど変化しないが、レーザ出力はそれに
ほぼ比例して増加する。
【００１４】ドーナツ状連結板８については、ドーナツ
状連結板８の厚みと内径を変えることによって、各小共
振器９毎にマイクロ波パワーの注入量を制御することが
可能である。
状連結板８の厚みと内径を変えることによって、各小共
振器９毎にマイクロ波パワーの注入量を制御することが
可能である。
【００１５】一方、（表１）において、本実施例の連結
型の空胴小共振器９を用いず、従来法にしたがって、図
２に示すような共振器長６０cmの空胴共振器４でレーザ
ガスを放電させた場合、放電が不均一となり、表１に示
すレーザ出力及び発振効率が得られた。これらの結果を
比較すると、空胴共振器長を長くするためには本実施例
による連結板の効果が大であることがわかる。
型の空胴小共振器９を用いず、従来法にしたがって、図
２に示すような共振器長６０cmの空胴共振器４でレーザ
ガスを放電させた場合、放電が不均一となり、表１に示
すレーザ出力及び発振効率が得られた。これらの結果を
比較すると、空胴共振器長を長くするためには本実施例
による連結板の効果が大であることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザ装置において、円筒型空胴共振器内に設置した放電
管内のレーザガスの放電を均一に維持したまま放電体積
を大きくすることができ、空胴共振器長を長くすること
によってレーザ出力の増加を有効に行うことができる。
ーザ装置において、円筒型空胴共振器内に設置した放電
管内のレーザガスの放電を均一に維持したまま放電体積
を大きくすることができ、空胴共振器長を長くすること
によってレーザ出力の増加を有効に行うことができる。
【図１】本発明の一実施例の正面断面図。
【図２】従来のレーザ装置の正面断面図。
【図３】共振周波数と空胴共振器の内径Ｄと長さＬとの
関係を示す電磁界モードの特性図。
関係を示す電磁界モードの特性図。
１ 放電管 ４ 円筒型空胴共振器 ８ ドーナツ状連結板 ９ 空胴小共振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/097 - 3/0979 H01S 3/03 - 3/038
Claims (1)
- 【請求項１】 マイクロ波発振器から出力されたマイク
ロ波を導入する円筒型空胴共振器と、この円筒型空胴共
振器内に設けられ電界によって放電を発生させる放電管
と、この放電管の両端に備えられる全反射ミラー及び出
力ミラーと、からなるレーザ発振器において、 上記円筒型空胴共振器は、ドーナツ状連絡板にて放電管
軸方向に沿い複数室に分割され、分割された各室は、上
記放電管軸方向に均一なマイクロ波電界となるＴＭ010
モードを形成する空胴小共振器を形成したことを特徴と
するレーザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22312291A JP2877267B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | レーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22312291A JP2877267B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | レーザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563277A JPH0563277A (ja) | 1993-03-12 |
| JP2877267B2 true JP2877267B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=16793164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22312291A Expired - Fee Related JP2877267B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | レーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2877267B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP22312291A patent/JP2877267B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0563277A (ja) | 1993-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981215 |
|
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