JPH01262682A - マイクロ波レーザ装置 - Google Patents
マイクロ波レーザ装置Info
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- JPH01262682A JPH01262682A JP9029088A JP9029088A JPH01262682A JP H01262682 A JPH01262682 A JP H01262682A JP 9029088 A JP9029088 A JP 9029088A JP 9029088 A JP9029088 A JP 9029088A JP H01262682 A JPH01262682 A JP H01262682A
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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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は、放電励起レーザ装置に関し、特にマイクロ波
放電励起を行う大出力のコンパクトなマイクロ波レーザ
装置に関する。
放電励起を行う大出力のコンパクトなマイクロ波レーザ
装置に関する。
（従来の技術）
一般にレーザ発掘を得るためには、レーザ媒質中で空間
的に均一な放電の発生を必要とするが、これは特にマイ
クロ波を放電励起に用いる場合に重要となる。即ち、マ
イクロ波を通常のレーザ発掘で用いられる圧力（２０〜
２００ＴＯｒｒ ）で用いると、マイクロ波が放電部に
入射する入口付近に放電が集中的に生じる。従って、こ
の部分に高密度のプラズマが形成され、インピーダンス
がこの部分で極端に低下する。その結果、入射マイクロ
波は放電部に入った途端に、殆ど１００％が反射されて
しまい、放電空間に有効に電気入力が供給されないこと
になる。
的に均一な放電の発生を必要とするが、これは特にマイ
クロ波を放電励起に用いる場合に重要となる。即ち、マ
イクロ波を通常のレーザ発掘で用いられる圧力（２０〜
２００ＴＯｒｒ ）で用いると、マイクロ波が放電部に
入射する入口付近に放電が集中的に生じる。従って、こ
の部分に高密度のプラズマが形成され、インピーダンス
がこの部分で極端に低下する。その結果、入射マイクロ
波は放電部に入った途端に、殆ど１００％が反射されて
しまい、放電空間に有効に電気入力が供給されないこと
になる。
この対策として例えば文献（Ａｐｐｌｉ、 ｐｈｙｓ。
Ｌｉｔｔ、、 ３７（８）、 Ｐ６７３（１９８０）
）によれば、第３図に示したようなものがある。第３図
に於いてレーザ・ガス１は上部入口２より高圧で供給さ
れ、誘電体で構成されたノズル３を通過すると共に、高
速となってガス圧力が低下する。
）によれば、第３図に示したようなものがある。第３図
に於いてレーザ・ガス１は上部入口２より高圧で供給さ
れ、誘電体で構成されたノズル３を通過すると共に、高
速となってガス圧力が低下する。
一方、マイクロ波４は図で左方より導波管５によって供
給され、マイクロ波を透過する圧力隔室６を通してレー
ザ放電部１１に供給される。レーザ放電部１１の空間７
は高圧力であるから、ここでは放電は発生しない。レー
ザ・ガスは既に述べたように誘電体ノズルに於いて加速
され、ガス圧力が低下するのでノズルの下流にマイクロ
波放電８が発生する。ここでの放電は低ガス圧中での放
電であるから−様となり、下流側に構成した光共振器９
により、マイクロ波で励起されたレーザ・ガス中を通る
レーザ光が増幅発振される。排出ガス１０は真空ポンプ
により図の右方に排出されている。
給され、マイクロ波を透過する圧力隔室６を通してレー
ザ放電部１１に供給される。レーザ放電部１１の空間７
は高圧力であるから、ここでは放電は発生しない。レー
ザ・ガスは既に述べたように誘電体ノズルに於いて加速
され、ガス圧力が低下するのでノズルの下流にマイクロ
波放電８が発生する。ここでの放電は低ガス圧中での放
電であるから−様となり、下流側に構成した光共振器９
により、マイクロ波で励起されたレーザ・ガス中を通る
レーザ光が増幅発振される。排出ガス１０は真空ポンプ
により図の右方に排出されている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、この方式の最大の欠点はノズルを通して断熱
膨張させる為に、レーザ・ガスの全量を排気する真空ポ
ンプが必要となることで、真空ポンプの排気動力が多大
となり、全体としてのレーザ発振効率が極端に低下して
しまうことである。
膨張させる為に、レーザ・ガスの全量を排気する真空ポ
ンプが必要となることで、真空ポンプの排気動力が多大
となり、全体としてのレーザ発振効率が極端に低下して
しまうことである。
従って、このようなガス圧力を大きく変化させることは
好ましくなく、通常のレーザと同じ運転条件で作動し得
るマイクロ波励起レーザの開発が望まれていた。
好ましくなく、通常のレーザと同じ運転条件で作動し得
るマイクロ波励起レーザの開発が望まれていた。
このように、従来のマイクロ波レーザ装置に於いては、
レーザ・ガスの断熱膨張を応用して−様なマイクロ波放
電を行わせているので、真空ポンプの動力が多大となっ
てしまい、また、下流側のガス圧力、即ち、放電部のガ
ス圧力が低いので電力密度を大きく採ることができず、
装置が大形となり、また、レーザ出力も大きくは採れな
いという不具合があった。
レーザ・ガスの断熱膨張を応用して−様なマイクロ波放
電を行わせているので、真空ポンプの動力が多大となっ
てしまい、また、下流側のガス圧力、即ち、放電部のガ
ス圧力が低いので電力密度を大きく採ることができず、
装置が大形となり、また、レーザ出力も大きくは採れな
いという不具合があった。
本発明の目的は、通常のガス圧力（２０〜２００ＴＯｒ
ｒ）で−様グロー放電が可能でおる総合効率の良い、コ
ンパクトなマイクロ波レーザ発振装置を提供することで
ある。
ｒ）で−様グロー放電が可能でおる総合効率の良い、コ
ンパクトなマイクロ波レーザ発振装置を提供することで
ある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明のマイクロ波・レーザ装置は、予備電離電極がマ
イクロ波放電を行わせる主電極を並ねでいる。この予備
電離電極に外部より直流または交流の高電圧がバラスト
抵抗を介して印加され、グロー放電が形成されて放電部
で−様な電離度が確保されている。そしてこの主電極に
マイクロ波が左方より印加されているが、このマイクロ
波電界は放電空間の絶縁破壊電圧より低い、放電維持電
圧程度のものとになっているのが特徴である。
イクロ波放電を行わせる主電極を並ねでいる。この予備
電離電極に外部より直流または交流の高電圧がバラスト
抵抗を介して印加され、グロー放電が形成されて放電部
で−様な電離度が確保されている。そしてこの主電極に
マイクロ波が左方より印加されているが、このマイクロ
波電界は放電空間の絶縁破壊電圧より低い、放電維持電
圧程度のものとになっているのが特徴である。
（作 用）
本発明においては、主放電電源たるマイクロ波電源が作
動してマイクロ波が放電部に供給されると、前記のよう
に放電部は直流または交流の予備電離によって−様に電
離されており、空間抵抗が低くて入射空間のインピーダ
ンスとマツチング出来るようになっているので、マイク
ロ波エネルギがここで有効に消費され、放電が通常の絶
縁破壊電圧よりはるかに低い放電維持電圧程度で生じる
から、安定な−様なグロー放電が放電部に形成されてレ
ーザ・ガスの最適励起が可能となる。
動してマイクロ波が放電部に供給されると、前記のよう
に放電部は直流または交流の予備電離によって−様に電
離されており、空間抵抗が低くて入射空間のインピーダ
ンスとマツチング出来るようになっているので、マイク
ロ波エネルギがここで有効に消費され、放電が通常の絶
縁破壊電圧よりはるかに低い放電維持電圧程度で生じる
から、安定な−様なグロー放電が放電部に形成されてレ
ーザ・ガスの最適励起が可能となる。
（実施例）
以下本発明を第１図および第２図に示す実施例を参照し
て説明する。第１図に於いて、真空容器１の内部は、真
空排気ポンプ２によってバルブ３を介して真空に排気さ
れる。真空に排気された後、バルブ３は閉じられてバル
ブ４が開けられる。この真空容器１内にレーザ・ガス・
ボンベ５よりレーザ・ガスが一定圧力（例えば５０ 丁
ｏｒｒ）まで注入された後、バルブ４が閉じられる。こ
のガス供給は第１図で破線で示したように通常はレーザ
・ガス制御器６によりバルブ３，４が制御されてあり、
注入と排気が交互または連続的に行われてレーザ・ガス
が常時少量ずつ入替えられている。
て説明する。第１図に於いて、真空容器１の内部は、真
空排気ポンプ２によってバルブ３を介して真空に排気さ
れる。真空に排気された後、バルブ３は閉じられてバル
ブ４が開けられる。この真空容器１内にレーザ・ガス・
ボンベ５よりレーザ・ガスが一定圧力（例えば５０ 丁
ｏｒｒ）まで注入された後、バルブ４が閉じられる。こ
のガス供給は第１図で破線で示したように通常はレーザ
・ガス制御器６によりバルブ３，４が制御されてあり、
注入と排気が交互または連続的に行われてレーザ・ガス
が常時少量ずつ入替えられている。
真空容器１内には一対のマイクロ波放電電極７ａ、７ｂ
で構成された放電部７が設置されており、送風モータ８
ａ及びファン８ｂで構成された送風機８によって、レー
ザ・ガスが矢印のように循環すれている。放電部７を出
たレーザ・ガスはマイクロ波放電による加熱効果により
高温となるので、熱交換器９により冷却される。
で構成された放電部７が設置されており、送風モータ８
ａ及びファン８ｂで構成された送風機８によって、レー
ザ・ガスが矢印のように循環すれている。放電部７を出
たレーザ・ガスはマイクロ波放電による加熱効果により
高温となるので、熱交換器９により冷却される。
放電部７には外部にある予備電源１０からバラスト抵抗
１１を通して直流又は交流の高電圧が印加されているの
で、ここに予備グロー放電が形成され放電部７の抵抗値
が低く（例えば導波管の特性インピーダンスに等しい様
は）保持されている。従って、この放電部７に第１図に
示す様に左方にあるマイクロ波電源１２より絶縁物製圧
ツノ隔壁１３を介してマイクロ波１４が供給されると、
−様なマイクロ波グロー放電が放電空間７Ｃに成立する
。
１１を通して直流又は交流の高電圧が印加されているの
で、ここに予備グロー放電が形成され放電部７の抵抗値
が低く（例えば導波管の特性インピーダンスに等しい様
は）保持されている。従って、この放電部７に第１図に
示す様に左方にあるマイクロ波電源１２より絶縁物製圧
ツノ隔壁１３を介してマイクロ波１４が供給されると、
−様なマイクロ波グロー放電が放電空間７Ｃに成立する
。
即ちマイクロ波１４の電界強度は、予備電離が無い場合
、この放電部空間７Ｃにグロー放電を発生させる程に強
力ではないから、放電部空間７Ｃの入口付近に強力な放
電を形成する様な不都合を生じない。従って、グロー放
電は予備電離されている領域即ち放電空間７Ｃの全体に
亙っで一様に形成される。しかもこの放電空間７Ｃの抵
抗値は低く、マイクロ波電源部１２と放電部７とを結合
する導波管部１５の特性インピーダンスＺｏに等しいか
、近い値に調整されているので、入射マイクロ波は反射
されることが僅かで効果的に放電部７Ｃが注入される。
、この放電部空間７Ｃにグロー放電を発生させる程に強
力ではないから、放電部空間７Ｃの入口付近に強力な放
電を形成する様な不都合を生じない。従って、グロー放
電は予備電離されている領域即ち放電空間７Ｃの全体に
亙っで一様に形成される。しかもこの放電空間７Ｃの抵
抗値は低く、マイクロ波電源部１２と放電部７とを結合
する導波管部１５の特性インピーダンスＺｏに等しいか
、近い値に調整されているので、入射マイクロ波は反射
されることが僅かで効果的に放電部７Ｃが注入される。
ここで、第１図の放電部７Ｃに二点鎖線で示した様に紙
面に垂直な方向に一対のミラーで構成された先兵搬器１
６が放電部７Ｃの外に配置されているので、マイクロ波
によって励起されたレーザ・ガスがこの先兵（辰器１６
のある部分を通るとき１．レーザ光を増幅発振させる。
面に垂直な方向に一対のミラーで構成された先兵搬器１
６が放電部７Ｃの外に配置されているので、マイクロ波
によって励起されたレーザ・ガスがこの先兵（辰器１６
のある部分を通るとき１．レーザ光を増幅発振させる。
このようにして効果的なレーザ発振が行われることが分
る。
る。
このように本実施例によれば、マイクロ波のエネルギが
効果的に放電部７Ｃに注入されるので、−様なグロー放
電となって効果的なレーザ光の増幅発振が行われること
が分る。また予備電離電源は単に放電部に適当な空間電
荷（例えば１０イオン対／ ｃｍ ）を形成させれば良
いから、全放電エネルギに比較して予備電離エネルギは
小さくてよく、エネルギ効率の良好なマイクロ波敢電レ
ーザ発振器となっていることが分る。
効果的に放電部７Ｃに注入されるので、−様なグロー放
電となって効果的なレーザ光の増幅発振が行われること
が分る。また予備電離電源は単に放電部に適当な空間電
荷（例えば１０イオン対／ ｃｍ ）を形成させれば良
いから、全放電エネルギに比較して予備電離エネルギは
小さくてよく、エネルギ効率の良好なマイクロ波敢電レ
ーザ発振器となっていることが分る。
次に第２図に示したのは本発明の第２の実施例である。
第２図では予備電離は例えばＸ線発生器１７よりのＸ線
１８によって行われるものである。即ち起動する場合、
まずＸ線発生器１７が起動されてＸ線１８を発生し、放
電部７Ｃを一様に電離する。
１８によって行われるものである。即ち起動する場合、
まずＸ線発生器１７が起動されてＸ線１８を発生し、放
電部７Ｃを一様に電離する。
次にマイクロ波電源１２が起動されてマイクロ波１４が
放電部７に供給され、−様なグロー放電が形成されてレ
ーザ・ガスが励起され、これが光共振器部１６を通過す
るときにレーザ光を増幅発振させる。
放電部７に供給され、−様なグロー放電が形成されてレ
ーザ・ガスが励起され、これが光共振器部１６を通過す
るときにレーザ光を増幅発振させる。
この場合、予備電離は放電部７の外部におるから全体の
構成が堅牢に、また、コンパクトに構成することができ
る。
構成が堅牢に、また、コンパクトに構成することができ
る。
本発明の第２の実施例では、予備電離はＸ線管１７によ
って行われているが、これはＸ線管１７に限られるもの
ではなく、電子線発生器やイオン源であっても良く、ざ
らにはＵＶ光であっても良い。
って行われているが、これはＸ線管１７に限られるもの
ではなく、電子線発生器やイオン源であっても良く、ざ
らにはＵＶ光であっても良い。
但し、これらを用いる場合には透過性がＸ線に劣るので
第２図で放電部７の下側電？ｍ ７ ｂはこれらの放射
線を透過させるものでおり、しかも電気的な良導体でお
る必要がめるので、例えば下側電極７ｂの放電空間側は
いわゆるネサ・コーチングなどが施される。
第２図で放電部７の下側電？ｍ ７ ｂはこれらの放射
線を透過させるものでおり、しかも電気的な良導体でお
る必要がめるので、例えば下側電極７ｂの放電空間側は
いわゆるネサ・コーチングなどが施される。
［発明の効果］
この様に本発明によれば、マイクロ波のエネルギが効果
的に放電部に注入され、−様なグロー放電が形成される
ので、効果的なレーザ光の増幅発振が行われ、総合効率
の良好なレーザ発掘装置となっていることが分る。
的に放電部に注入され、−様なグロー放電が形成される
ので、効果的なレーザ光の増幅発振が行われ、総合効率
の良好なレーザ発掘装置となっていることが分る。
さらにはマイクロ波の特徴として、空間電荷は放電空間
にトラップされるので、直流又は交流の通常のレーザと
違って電子を供給する為の陰極降下部が不要となり、放
電によるレーザ光励起の効率が高くなる点である。この
ことは、予備電離エネルギをざらに低減できることを意
味している。
にトラップされるので、直流又は交流の通常のレーザと
違って電子を供給する為の陰極降下部が不要となり、放
電によるレーザ光励起の効率が高くなる点である。この
ことは、予備電離エネルギをざらに低減できることを意
味している。
即ち、マイクロ波用予備電源では一度、−様な予備電離
を行ってマイクロ波を均等に点弧させておけば、後は壁
などへの拡散による消失分を補充するだけで良いので、
予備電離エネルギが僅かとなることが分る。
を行ってマイクロ波を均等に点弧させておけば、後は壁
などへの拡散による消失分を補充するだけで良いので、
予備電離エネルギが僅かとなることが分る。
第１図は本発明のマイクロ波レーザ装置の一実施例を示
す断面図、第２図は本発明の第２の実施例の放電部を示
す断面図、第３図は従来のマイクロ波レーザ装置の主要
部を示す断面図である。 １・・・真空容器 ２・・・真空排気ポンプ ５・・・レーザ・ガス・ボンベ ７・・・放電部 ８・・・送風機 ９・・・熱交換器 １０・・・予備電源 １２・・・マイクロ波電源 １３・・・絶縁物製圧力隔壁 １４・・・マイクロ波 １５・・・導波管 １６・・・先兵搬器 （８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ばか
１名）
す断面図、第２図は本発明の第２の実施例の放電部を示
す断面図、第３図は従来のマイクロ波レーザ装置の主要
部を示す断面図である。 １・・・真空容器 ２・・・真空排気ポンプ ５・・・レーザ・ガス・ボンベ ７・・・放電部 ８・・・送風機 ９・・・熱交換器 １０・・・予備電源 １２・・・マイクロ波電源 １３・・・絶縁物製圧力隔壁 １４・・・マイクロ波 １５・・・導波管 １６・・・先兵搬器 （８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ばか
１名）
Claims (1)
- 真空容器内にＣＯ＿２等を含むレーザ媒質ガスを低ガス
圧で封入し、このガスを送風機で放電部に熱交換器を通
して循環させ、前記放電部の外部のマイクロ波電源より
マイクロ波を供給して放電させてレーザ媒質ガスを励起
するマイクロ波レーザに於いて、前記放電部に前記マイ
クロ波放電をレーザ励起に効果的な一様放電を行わせる
為の予備電離部を付加したことを特徴とするマイクロ波
レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9029088A JPH01262682A (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | マイクロ波レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9029088A JPH01262682A (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | マイクロ波レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01262682A true JPH01262682A (ja) | 1989-10-19 |
Family
ID=13994399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9029088A Pending JPH01262682A (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | マイクロ波レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01262682A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992019028A1 (de) * | 1991-04-20 | 1992-10-29 | Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V. | Gepulstes gasentladungslasersystem |
| US20180026414A1 (en) * | 2013-11-05 | 2018-01-25 | Gigaphoton Inc. | Laser unit and non-transitory computer-readable storage medium |
-
1988
- 1988-04-14 JP JP9029088A patent/JPH01262682A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992019028A1 (de) * | 1991-04-20 | 1992-10-29 | Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V. | Gepulstes gasentladungslasersystem |
| US20180026414A1 (en) * | 2013-11-05 | 2018-01-25 | Gigaphoton Inc. | Laser unit and non-transitory computer-readable storage medium |
| US10164396B2 (en) * | 2013-11-05 | 2018-12-25 | Gigaphoton Inc. | Laser unit and non-transitory computer-readable storage medium |
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