JPH01228184A - 金属蒸気レーザ発振装置 - Google Patents
金属蒸気レーザ発振装置Info
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- JPH01228184A JPH01228184A JP5360788A JP5360788A JPH01228184A JP H01228184 A JPH01228184 A JP H01228184A JP 5360788 A JP5360788 A JP 5360788A JP 5360788 A JP5360788 A JP 5360788A JP H01228184 A JPH01228184 A JP H01228184A
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Classifications
-
- 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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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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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発振装置に係り、特に金属蒸気
によるブリュースター窓の汚損を低減して寿命を長期化
し、安定した性能を発揮する金属蒸気レーザ発振装置に
関する。
によるブリュースター窓の汚損を低減して寿命を長期化
し、安定した性能を発揮する金属蒸気レーザ発振装置に
関する。
（従来の技術）
レーザ発振装置は、素材切削加工、光通信、医療、化学
産業など広い分野で使用されている。特に化学産業分野
では、同位元素を分離し濃縮するためにたとえば金属の
同位体を選択的に励起するレーザの発光源として採用さ
れている。
産業など広い分野で使用されている。特に化学産業分野
では、同位元素を分離し濃縮するためにたとえば金属の
同位体を選択的に励起するレーザの発光源として採用さ
れている。
第２図は、金属の同位体の分離濃縮する装置に組み込ま
れている従来の金属蒸気レーザ発振装置１の構造を示す
縦断面図であり、レーザの動作物質として銅の蒸気を使
用したものである。この銅蒸気レーザ発振装置１は、中
心軸方向に対向して配設したＷ１極２，３間に形成され
る放台電領域Ａを囲むように炉心管４が配設され、炉心
管４の外側には断熱材として多層金属フオイノ票巻回さ
れて輻射断熱構造を有している。なお炉心管４の外周に
例えばアルミナ、セラミックファイバ等の断熱材によっ
て断熱層を形成し、さらに真空断熱層を形成して、二重
断熱構造とすることもある。
れている従来の金属蒸気レーザ発振装置１の構造を示す
縦断面図であり、レーザの動作物質として銅の蒸気を使
用したものである。この銅蒸気レーザ発振装置１は、中
心軸方向に対向して配設したＷ１極２，３間に形成され
る放台電領域Ａを囲むように炉心管４が配設され、炉心
管４の外側には断熱材として多層金属フオイノ票巻回さ
れて輻射断熱構造を有している。なお炉心管４の外周に
例えばアルミナ、セラミックファイバ等の断熱材によっ
て断熱層を形成し、さらに真空断熱層を形成して、二重
断熱構造とすることもある。
炉心管４内部の放電領域Ａにはガス供給系６からヘリウ
ム（ｌｌｅ） 、ネオン（Ｎｅ）等の放電用緩衝ガスが
供給される。
ム（ｌｌｅ） 、ネオン（Ｎｅ）等の放電用緩衝ガスが
供給される。
軸方向に対向して配置された電極２，３の間に、パルス
高電気電源７からのパルス高電圧が印加されると、電極
２，３の間で放電が起り、放電領域Ａに放電プラズマが
発生する。ここでパルス高電圧は、一般に電圧が数ＫＶ
−１０数ＫＶ、繰返し周波数は数Ｋ１−１ｚ”ＩＯ数Ｋ
Ｈｚに設定される。
高電気電源７からのパルス高電圧が印加されると、電極
２，３の間で放電が起り、放電領域Ａに放電プラズマが
発生する。ここでパルス高電圧は、一般に電圧が数ＫＶ
−１０数ＫＶ、繰返し周波数は数Ｋ１−１ｚ”ＩＯ数Ｋ
Ｈｚに設定される。
炉心管４内には、金属蒸気源として複数の金属銅粒子８
が予め配置され、この金属銅粒子８が放電プラズマと接
触して、１５００℃程度の高温状態に加熱されて蒸発す
ることにより、レーザの動作物質となる金属蒸気が発生
する。金属蒸気は、放電プラズマ中の自由電子により一
時的に励起され、励起準位から基底準位に戻る際に、エ
ネルギー準位の変化に対応して金属特有の波長を有する
レーザ光が発振される。レーザ光は、外筒９の両端部に
配設されたブリュースター窓１０を通り、ブリュースタ
ー窓１０の外方に配置された出力ミラー１１と全反射ミ
ラー１２とで構成される共振器を往復する間に増幅され
、出力ミラーｌｌ側より単一波長を有するコヒーレント
なレーザ光となって出力される。
が予め配置され、この金属銅粒子８が放電プラズマと接
触して、１５００℃程度の高温状態に加熱されて蒸発す
ることにより、レーザの動作物質となる金属蒸気が発生
する。金属蒸気は、放電プラズマ中の自由電子により一
時的に励起され、励起準位から基底準位に戻る際に、エ
ネルギー準位の変化に対応して金属特有の波長を有する
レーザ光が発振される。レーザ光は、外筒９の両端部に
配設されたブリュースター窓１０を通り、ブリュースタ
ー窓１０の外方に配置された出力ミラー１１と全反射ミ
ラー１２とで構成される共振器を往復する間に増幅され
、出力ミラーｌｌ側より単一波長を有するコヒーレント
なレーザ光となって出力される。
金属蒸気レーザ発振装置１の運転時においては、炉心管
４を高温度に維持し、一定のレーザ出力を確保するため
に、炉心管４の外周には、前述したとおり輻射熱を遮断
する多層金属フォイル５を巻回する一方、真空断熱室１
３を形成し、もしこの部分が気体で囲まれていた場合に
発生する気体の対流、および伝導による熱損失の防止を
図っている。
４を高温度に維持し、一定のレーザ出力を確保するため
に、炉心管４の外周には、前述したとおり輻射熱を遮断
する多層金属フォイル５を巻回する一方、真空断熱室１
３を形成し、もしこの部分が気体で囲まれていた場合に
発生する気体の対流、および伝導による熱損失の防止を
図っている。
真空断熱室１３、放電領域Ａを形成する空間部には、そ
れぞれロータリポンプ１４ａ、 １４ｂが接続され、の 一般に真空断熱室１３内梧真空度は放電領域Ａを形成す
る空間部の真空度より高く設定される。
れぞれロータリポンプ１４ａ、 １４ｂが接続され、の 一般に真空断熱室１３内梧真空度は放電領域Ａを形成す
る空間部の真空度より高く設定される。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来の金属蒸気レーザ発振装置において
は、放電領域において発生した高温の金属蒸気が炉心管
端の開口から漏出し、炉心管に対向して配設したブリュ
ースター窓の内面に付着するので、次第に装置の性能が
低下する。
は、放電領域において発生した高温の金属蒸気が炉心管
端の開口から漏出し、炉心管に対向して配設したブリュ
ースター窓の内面に付着するので、次第に装置の性能が
低下する。
すなわちブリュースター窓に付着し凝縮した金属粒が経
時的に増加するとブリュースタ窓に曇りを生じ、レーザ
光が部分的に乱反射して外部へ逸散したり、発振モード
に変調をきたし出力が不安定になり、ついには発振不能
に陥いる場合もあった。
時的に増加するとブリュースタ窓に曇りを生じ、レーザ
光が部分的に乱反射して外部へ逸散したり、発振モード
に変調をきたし出力が不安定になり、ついには発振不能
に陥いる場合もあった。
このようにブリュースター窓の寿令が短期であり交換頻
度が高いと、長期間に渡る安定した連続運転が不可能で
あり、同位体分離装置の運転経済性を著しく減少させる
ことになる。
度が高いと、長期間に渡る安定した連続運転が不可能で
あり、同位体分離装置の運転経済性を著しく減少させる
ことになる。
本発明は上記した問題点を解決するためになされたもの
であり、金属蒸気による影響を低減し、長期間に亘って
安定した性能を発揮する金属蒸気レーザ発振装置を提供
することを目的とする。
であり、金属蒸気による影響を低減し、長期間に亘って
安定した性能を発揮する金属蒸気レーザ発振装置を提供
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、金属蒸気源が付設された内腔が放電
加熱されてイオンレーザの発光源となる炉心管と、この
炉心管の両端側方にそれぞれ配設されたブリュースター
窓と、炉心管内に放電用緩衝ガスを供給する手段と、炉
心管内のガス排出手段とを有する金属蒸気レーザ発振装
置において、炉心管の軸線方向中心部にガス排出手段の
ガス導出口を設けた。
加熱されてイオンレーザの発光源となる炉心管と、この
炉心管の両端側方にそれぞれ配設されたブリュースター
窓と、炉心管内に放電用緩衝ガスを供給する手段と、炉
心管内のガス排出手段とを有する金属蒸気レーザ発振装
置において、炉心管の軸線方向中心部にガス排出手段の
ガス導出口を設けた。
（作 用）
装置が起動すると、緩衝ガスが導入された炉心管は内腔
に生じた放電プラズマにより高温に保たれ、金属の蒸気
が発生してレーザ光を出力する。
に生じた放電プラズマにより高温に保たれ、金属の蒸気
が発生してレーザ光を出力する。
装置の運転が継続されるにつれ、余剰となった炉心管内
にガスは、炉心管の軸線方向中心部に設けられたガス導
出口から排出されるので、炉心管内の金属蒸気が炉心管
の両端側に流出してブリュースター窓に付着する量は極
めて軽微となる。
にガスは、炉心管の軸線方向中心部に設けられたガス導
出口から排出されるので、炉心管内の金属蒸気が炉心管
の両端側に流出してブリュースター窓に付着する量は極
めて軽微となる。
（実施例）
次に本発明の一実施例について第１図を参照して説明す
る。第１図は本発明に係る金属蒸気レーザ発振装置の一
実施例を示す断面図である。なお、第２図に示す従来の
装置と同一部品、同一要素には同一符号を付している。
る。第１図は本発明に係る金属蒸気レーザ発振装置の一
実施例を示す断面図である。なお、第２図に示す従来の
装置と同一部品、同一要素には同一符号を付している。
第１図において金属蒸気レーザ発振装置１は。
本体軸方向に対向して、電極２，３を配設し、こ氏
れらにパルス高電貴電源７が接続されている。しかして
電極２．３間に形成される放電領域Ａを囲むように、例
えばセラミックなどの断熱材料で形成した炉心管４が設
けられている。炉心管４の内底部には、金属蒸気源とな
る複数の金属銅粒子８が配置されている。
電極２．３間に形成される放電領域Ａを囲むように、例
えばセラミックなどの断熱材料で形成した炉心管４が設
けられている。炉心管４の内底部には、金属蒸気源とな
る複数の金属銅粒子８が配置されている。
炉心管４の最外部には外筒９が取り付けられ、外筒９と
炉心管４との間に真空断熱室１３が形成される。真空断
熱室１３はロータリポンプ１４ａに接続され、その吸引
作用により所定の真空度に保持されるようになっている
。また真空断熱室１３内の炉心管４の外周部には、例え
ば多層金属フォイル５などの熱遮蔽体が収容されている
。
炉心管４との間に真空断熱室１３が形成される。真空断
熱室１３はロータリポンプ１４ａに接続され、その吸引
作用により所定の真空度に保持されるようになっている
。また真空断熱室１３内の炉心管４の外周部には、例え
ば多層金属フォイル５などの熱遮蔽体が収容されている
。
炉心管４の両端部には、外リング１５が装着され、外リ
ング１５と外筒９の内周縁とがベローズ１６によって接
続されている。このベローズ１６によって、炉心管４の
熱による軸方向の伸縮が吸収される。
ング１５と外筒９の内周縁とがベローズ１６によって接
続されている。このベローズ１６によって、炉心管４の
熱による軸方向の伸縮が吸収される。
また炉心管４の外リング１５はシール材１９を介して炉
心管４に装着され、真空断熱室１３は気密にシールされ
る。
心管４に装着され、真空断熱室１３は気密にシールされ
る。
一方放電領域Ａに連通する外筒９の内部空間には、外筒
９の両端にそれぞれ配設されたガス供給系６ａ、６ｂが
接続される。また、炉心管４の軸線方向中心部には、そ
の側壁を通じてロータリポンプ１４ｂが接続されている
。ガス供給系６ａ、 ６ｂは、放電領域Ａ内にヘリウム
、ネオン等の放電用ｔｒＩ：ｔＷ１ガスを供給する。ま
たロータリポンプ１ｌｉｂは放電領域Ａ内の緩衝ガスま
たは金属蒸気等を外筒９外へ排出する機能をもっている
。
９の両端にそれぞれ配設されたガス供給系６ａ、６ｂが
接続される。また、炉心管４の軸線方向中心部には、そ
の側壁を通じてロータリポンプ１４ｂが接続されている
。ガス供給系６ａ、 ６ｂは、放電領域Ａ内にヘリウム
、ネオン等の放電用ｔｒＩ：ｔＷ１ガスを供給する。ま
たロータリポンプ１ｌｉｂは放電領域Ａ内の緩衝ガスま
たは金属蒸気等を外筒９外へ排出する機能をもっている
。
外筒９の両端には電極２，３と対向してそれぞれブリュ
ースタ窓１０．１０が設けられ、このブリュースター窓
１０．１０の外側にそれぞれ出力ミラー１１と全反射ミ
ラー１２とが配置され、両者で光共振器を構成している
。
ースタ窓１０．１０が設けられ、このブリュースター窓
１０．１０の外側にそれぞれ出力ミラー１１と全反射ミ
ラー１２とが配置され、両者で光共振器を構成している
。
なお、冷水管１８を巻回した外筒９は真空断熱室１３の
隔壁を構成するとともに、放電電流の帰還路を兼ねる。
隔壁を構成するとともに、放電電流の帰還路を兼ねる。
また、外筒９に介装された絶縁管１９は電極２，３間の
放電状態を良好に維持するための絶縁機能を有する。
放電状態を良好に維持するための絶縁機能を有する。
次にこれらの作用を説明する。
まずロータリポンプ１４ａ、 １４ｂを作動させて、放
電領域Ａおよび真空断熱室１３内を排気し所定の真空度
に設定する。次にガス供給系６ａ、６ｂからヘリウム等
の緩衝用ガスを供給する。この状態でパルス高電圧電源
７からパルス状の高電圧を印加すると、放電領域Ａに放
電プラズマを生じ、その熱によって炉心管４が加熱され
、約１５００℃に加熱され粒 た段階で金属銅憎子８が蒸発し、レーザの動作物質とな
る金属蒸気が生成される。
電領域Ａおよび真空断熱室１３内を排気し所定の真空度
に設定する。次にガス供給系６ａ、６ｂからヘリウム等
の緩衝用ガスを供給する。この状態でパルス高電圧電源
７からパルス状の高電圧を印加すると、放電領域Ａに放
電プラズマを生じ、その熱によって炉心管４が加熱され
、約１５００℃に加熱され粒 た段階で金属銅憎子８が蒸発し、レーザの動作物質とな
る金属蒸気が生成される。
金属蒸気は放電プラズマの自由電子により励起され、所
定波長のレーザ光を発振する。レーザ光は、ブリュース
タ窓１０を通過し、出力ミラー１１と全反射ミラー１２
とを往復する間に増幅されて出力ミラー１１を透過し、
コヒーレントなレーザ光として出力される。
定波長のレーザ光を発振する。レーザ光は、ブリュース
タ窓１０を通過し、出力ミラー１１と全反射ミラー１２
とを往復する間に増幅されて出力ミラー１１を透過し、
コヒーレントなレーザ光として出力される。
放電領域Ａにおいて金属銅粒子８が蒸発して生じた金属
蒸気は、ロータリポンプ１４ｂを運転する ｊことによ
って炉心管４外へ排出されるが、ロータリポンプ１４ｂ
につながるガス導出配管は炉心管４の中心部に開口して
いるので、金属蒸気は炉心管４の両端部から漏洩するこ
とはほとんどなく、炉異管４の中心部から排出される。
蒸気は、ロータリポンプ１４ｂを運転する ｊことによ
って炉心管４外へ排出されるが、ロータリポンプ１４ｂ
につながるガス導出配管は炉心管４の中心部に開口して
いるので、金属蒸気は炉心管４の両端部から漏洩するこ
とはほとんどなく、炉異管４の中心部から排出される。
従って本実施例によれば、金属蒸気がブリュースター窓
１０に付着して、レーザ光の透過損失を増大せしめてレ
ーザ光の出力を経時的に低下させたり、または発振モー
ドが変調して操作が不安定になるという問題点が解消し
、長期に亘って安定した性能を発揮し得るレーザ発振装
置を提供することが可能となり、保守管理作業も簡易に
なる。
１０に付着して、レーザ光の透過損失を増大せしめてレ
ーザ光の出力を経時的に低下させたり、または発振モー
ドが変調して操作が不安定になるという問題点が解消し
、長期に亘って安定した性能を発揮し得るレーザ発振装
置を提供することが可能となり、保守管理作業も簡易に
なる。
本発明によれば、金属蒸気がブリュースター窓に付着し
てその透過損失が増加し、レーザ光出力が低下したりあ
るいは不安定になることが回避され、長時間安定した連
続運転が可能な金属蒸気レーザ発振装置を提供すること
ができるという効果がある。
てその透過損失が増加し、レーザ光出力が低下したりあ
るいは不安定になることが回避され、長時間安定した連
続運転が可能な金属蒸気レーザ発振装置を提供すること
ができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
の金属蒸気レーザ発振装置を示す断面図である。 ４・・・炉心管 ６ａ、６ｂ・・・ガス供
給系代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第１図
の金属蒸気レーザ発振装置を示す断面図である。 ４・・・炉心管 ６ａ、６ｂ・・・ガス供
給系代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第１図
Claims (1)
- １、金属蒸気源が付設された内腔が放電加熱されてイオ
ンレーザの発光源となる炉心管と、この炉心管の両端側
方にそれぞれ配設されたブリュースター窓と、前記炉心
管内に放電用緩衝ガスを供給する手段と、前記炉心管内
のガス排出手段とを有する金属蒸気レーザ発振装置にお
いて、前記炉心管の軸線方向中心部に前記ガス排出手段
のガス導出口を設けたことを特徴とする金属蒸気レーザ
発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5360788A JPH01228184A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 金属蒸気レーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5360788A JPH01228184A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 金属蒸気レーザ発振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01228184A true JPH01228184A (ja) | 1989-09-12 |
Family
ID=12947579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5360788A Pending JPH01228184A (ja) | 1988-03-09 | 1988-03-09 | 金属蒸気レーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01228184A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010281547A (ja) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Koyo Thermo System Kk | 熱処理装置 |
| JP2019090508A (ja) * | 2017-11-16 | 2019-06-13 | トヨタ自動車株式会社 | 二重断熱壁構造体 |
-
1988
- 1988-03-09 JP JP5360788A patent/JPH01228184A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010281547A (ja) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Koyo Thermo System Kk | 熱処理装置 |
| JP2019090508A (ja) * | 2017-11-16 | 2019-06-13 | トヨタ自動車株式会社 | 二重断熱壁構造体 |
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