JPH01283980A - レーザ発振器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ｃｏ２ガスを用いたガスレーザ装置で、特に
放電方向がガス流及び光軸と直交する二軸直交型無声放
電励起型のレーザ発振器に関するものである。

〔従来の技術〕

ガスレーザ装置として、例えば第５図、第６図に示すも
のが知られている。すなわち、ガラス・セラミック・酸
化チタン等の誘電体よりなる放電管１の外壁に一対の金
属製の電極２，２を対向して取付ける。また放電管１の
長手方向両端部の一方に部分反射鏡３が、他方に全反射
ｆｆ１４が対向して設けられている。さらに放電管１の
長手方向両端寄りを、熱交換器５、ルーツブロワ６、熱
交換器７を備えた配管８で接続しである。上記一対の電
極２．２は高周波電源９に接続しである。放電管１内に
はＣＯ２，Ｎｅ。

Ｈｅ等の混合ガスからなるレーザガスが封入されている
。そして高周波電源９より高周波交流を電極２，２に印
加することにより放電管１内で高周波放電が発生し、Ｃ
Ｏ２分子を励起する〇この高周波放電により励起された
００２分子は全層＃ｌ！４と部分反射鏡３とにより構成
された光共振器内でレーザ発振を起こし、レーザ光の一
部が部分反射鏡３より外部に取出される。

なおレーザガスは熱交換器５，７で冷却されると共に、
ルーツブロワ６により高速で放電管１内を循環する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のレーザ発振器では放電管１が大気とレーザガ
スを仕切っているため、その厚みは１＋ａ■程度は必要
となって厚かった。そのため、電極間電圧も高くなり、
電源側の絶縁性の問題、電極間における絶縁の問題によ
り注入電力の限界となっていた。

なお第７図から第９図は放電管１の近似回路及び放電維
持電圧、電極間電圧の関係を示すもので、これらから、
放電管１の厚みが厚くなると電極間の電圧が高くなるこ
とがわかる。

すなわち、第７図は放電管１に作用する電圧を示し、図
中Ｖｅは電極間電圧、Ｖｄ”は放電維持電圧である。第
８図は放電管近似回路であり、Ｃは放電管１にて構成さ
れる誘電体の容量で、これは放電管１の厚みに比例して
小さくなる。Ｒは放電管１内での放電抵抗である。

上記放電抵抗Ｒと全体の抵抗Ｚとの関係は第９図に示す
ようになる。そしてこの関係からＶｅとＶｄ”の関係を
示すと、 となり、電極間電圧Ｖｅを低くするには誘電体の容量Ｃ
を大きく、すなわち、放電管１の厚みを薄くする必要が
あることがわかる。

また放電注入電力Ｗｄに対する電極間電圧■ｅと放電維
持電圧Ｖｄ”の関係は第１０図に示すようになり、Ｗｄ
の増大に対してＶｄ”はほぼ一定であるのに対してＶｅ
はほぼ直線的に高くなっていくことがわかる。

放電維持電圧Ｖｄ”はレーザガス及び電極間距離で決ま
り、放電抵抗Ｒも放電注入電力Ｗｄ及び放電維持電圧Ｖ
ｄ”で決まってくる値で勝手に変えられない。式（１）
で示したように、電極間電圧Ｖｅを下げるためには、電
圧印加周波数Ｗを大きくするか、放電管１の容ｆｆ１Ｃ
を大きくするかであるが、上記したように従来の放電管
１は大気とレーザガスを仕切るために、誘電体で構成さ
れた放電管１の厚みを１ｎ以下にすることができず、こ
のため放電管１の容量Ｃが小さくなり、電極間電圧が大
きくなってしまっていた。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、大気と
レーザガスとを仕切るチャンバと電極とを切り離すこと
により、放電電極の容量を、例えば、誘電体の厚みを薄
くして大きくすることにより電極間電圧を抑え、従って
放電注入電力を大きくシ、それに伴いレーザ出力を高め
ることができるようにしたレーザ発振器を提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るレーザ発振器
は、放電方向がガス流及び光軸と直交する二軸直交型無
声放電励起型のレーザ発振器において、レーザガスが充
填されるチャンバ内に、電極を対向配置した構成となっ
ている。

また上記電極を中空にし、この中空部に冷却媒体を流通
してもよい。

さらにチャンバ内に、電極間の放電領域の両側方を囲う
ベーンを設けてもよい。

そしてさらに、チャンバの一端部にレーザガスを放電領
域へ導くノズルを設けてもよい。

〔作　用〕

電源に高周波電圧が印加されると、チャンバ内のレーザ
ガスが励起されて光共振器によりレーザ発振が行なわれ
る。誘電体の厚みが薄くなって放電電極の容量が大きく
なり電極間電圧が抑えられる。電極は冷却媒体にて冷却
される。

またチャンバ内のレーザガス流はベーンにて放電領域に
集中される。さらにチャンノく内に流入されるレーザガ
スはノズルにて上記放電領域へ導かれる。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を第１図から第４図に基づいて説明する
。なおこの実施例の説明において、第５図、第６図に示
す従来例と同一部材は同一符号で示し説明を省略する。

図中１０は両端をノズル部材１１．１１にて閉じられた
チャンバであり、このチャンバ１０内にレーザガスが封
入されている。１２．１２はチャンバ１０内に対向し、
かつ両端部をノズル部材１１．１１に保持して内装され
た電極であり、この両電極１２．１２にはガラスなどの
誘電体がコーティングしである。１３．１３は上記型ｔ
５ｉ１２．１２の間の空間の断面直角方向両側をカバー
するベーンであり、このベーン１３゜１３の両端はノズ
ル部材１１．１１に保持されている。両端部のノズル部
材１１．１１は配管８に接続しである。上記電極１２．
１２は中空になっていて、この中空部に冷却用回路１４
が接続され、油や水等の冷却媒体が流れるようになって
いる。

上記構成において、高周波電源９から電極１２゜１２に
高周波電圧が印加されると、チャンバｌＯ内のレーザガ
スが励起されて部分反射鏡３と全反射鏡４からなる光共
振器によりレーザ発振が行なわれる。このとき両電極１
２．１２の対向空間内へはノズル部材１１．１１のノズ
ル１１ａよりレーザガスが噴入される。またこの部分の
レーザガスはベーン１３，１３にて案内され、レーザガ
スの流れは両電極１２．１２間の放電領域１２ａに集中
される。またこのときの電極１２．１２は冷却媒体によ
り冷却される。

第３図、第４図は本発明の他例を示すもので、第３図に
示すものは、チャンバ１０内に配置する誘電体１５の断
面形状を多角形（偶数角）にし、これの各対向縁外側に
電極１６．１６・・・を固むしである。そして誘電体１
５内にはレーザガスが、また外側のチャンバ内に冷却油
１７がそれぞれ循環封入されている・ 第４図に示すものは、チャンバ１０内に誘電体をコーテ
ィングした偶数個の電極１８．１８・・・をそれぞれ２
個ずつ対角線上に対向配置したものであり、また各電極
１８の間には誤放電を防止すると共にベーンの作用をす
る絶縁体１９゜１９・・・が配没しである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、放電電極の容量を大きくして電極間電
圧を押えることができ、これによって放電注入電力を大
きくしてレーザ出力を高めることができる。また本発明
によれば、電極１２゜１２が強制的に冷却されることに
より、電極１２゜１２がチャンバ１０内にあっても温度
の過昇温を防止できる。さらにチャンバ１０内のレーザ
ガスはベーン１Ｂ、１３にて放電領域に集中され、さら
に、ノズル１１ａより上記放電領域へ導かれることによ
り、電ｔＭ１２．１２間の放電領域内のレーザガスは効
率よく循環され、大きな流速が得られる。そしてこのこ
とにより、流速の低下を生じさせずに放電注入電力を上
げることができてレーザ出力の向上が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体図、第２図は第１図
の■−■線に沿う断面矢視図、第３図、第４図は本発明
の他の実施例を示す断面図、第５図は従来例を示す全体
図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図、第７
図は放電管に作用する電圧を示す説明図、第８図は放電
近似回路図、第９図は放電抵抗と全体の抵抗との関係を
示すベルト図、第１０図は放電注入電力に対する電極間
電圧と放電維持電圧の関係を示すグラフである。 １０はチャンバ、１１はノズル部材、１１ａはノズル、
１２は電極、１３はベーン。 出願人　　株式会社　小　松　製　作　所代理人　　弁
理士　　米　原　正　章

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電方向がガス流及び光軸と直交する二軸直交型
   無声放電励起型のレーザ発振器において、レーザガスが
   充填されるチャンバ１０内に、電極１２、１２を対向配
   置したことを特徴とするレーザ発振器。
2. （２）電極１２、１２を中空にし、この中空部に冷却媒
   体を流通したことを特徴とする請求項１記載のレーザ発
   振器。
3. （３）チャンバ１０内に、電極１２、１２間の放電領域
   の両側方を囲うベーン１３、１３を設けたことを特徴と
   する請求項１記載のレーザ発振器。
4. （４）チャンバ１０の一端部にレーザガスを放電領域へ
   導くノズル１１ａを設けたことを特徴とする請求項１記
   載のレーザ発振器。