JPH01305583A - 金属蒸気レーザ装置 - 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］ この発明は、金属蒸気レーザ装置、特にガス放電によっ
て金属を加熱１気化および励起させてレーザ出力を得る
金属蒸気レーザ装置に関するものである。

［従来の技術］ 第４図は１例えば「レーザー研究」、昭和５６年３月号
、第６０頁〜第６６頁に記載されている「銅蒸気レーザ
ーの製作」に示されている従来の銅蒸気レーザ装置の構
成を示ず図である。図において、放電管１００は１カス
放電を生しさぜる対向する電極１．銅蒸気を発生ずる銅
粒子３が配置された内管２．外筒４．」１記電極１て生
した放電の熱の逃げを防ぐ断熱層５．」１記電極（１）
側に設けられているレーザ光を取り出す窓６．上記外筒
４の中間部に設けられている絶縁ブレイク７がら構成さ
れている。第１のパルス回路２００は。

放電管１００の外筒４と接続線ａを介して接続される充
電用コンデンサ８．この充電用コンデンサ８と直列に接
続される充電用リアクトル９．陽極が高圧電源１１の一
端と接続され、陰極が充電用リアクトル９と接続される
タイオート１ｏ、上記充電用リアクトルつと並列に接続
されるサイラトロン１２．」二記充電用コンテンザ８と
並列に接続される充電用抵抗］４がら構成されている。

まな２高圧電源１１の他端は接続線すを介して外筒４と
接続されている。さらに、ザイラｌ−ロン１２のグリッ
ドにはパルス制御回路１３が接続されている。

従来の金属蒸気レーザ装置は上記のように構成され２高
圧電源１１からタイオード１０および充電用リアクトル
９を通して、かつ充電用抵抗１４を通して充電用コンデ
ンサ８に高圧電圧が充電される。次に、パルス制御回路
１３によって駆動されるサイラトロン１２がオンすると
、充電用コンデンサ８に充電された高圧電圧は外筒４を
通して対向する電極１に印加され、内管２の中にガス放
電を形成する。この内管２の中に形成された放電の熱エ
ネルギーは断熱層５によって保持されるため、内管２の
温度は１５００℃程度の高温に」１昇し、銅粒子３を蒸
気にすると共に内管２の中に銅蒸気を充満させる。対向
する電極１によって形成されたカス放電により放電プラ
スマの電子を加速し、さらに電子は内管２の中に充満さ
れた銅原子に衝突すると共に、銅原子の原子レベルを第
一共鳴準位である下準位に励起し１準安定率位である下
準位へ励起される数は少ないなめ１反転分布が形成され
る。下準位にある銅原子はレーザ発振を伴って下準位に
落ち、さらに下準位がら基底準位にゆっくりと緩和する
。以北の動作を数Ｋ　Ｈｚて繰り返す。レーザ光は窓６
を通して取り出す。

また、絶縁ブレイク７は、上記高圧電源を絶縁する。

下準位から基底準位への緩和は内管２の口径が小さい場
合は、内管２の壁と励起原子との衝突で行われ１内管２
の口径が大きい場合は、下準位原子と低速電子との超弾
性衝突にて行われ２その寿命は数百１ｕｓｅｃと長い。

「発明が解決しようとする課題Ｊ 上記のような従来の銅蒸気レーザ装置ては。

下準位から基底準位に緩和する時間が数百μｓｅｃと非
常に長いので１緩和が終了するのを待って次のパルスを
印加するとパルス繰り返し数が小さくなり、またパルス
繰り返し数を高くするとパルス印加時の下準位の数か多
くなるため反転分布が不完全となり銅蒸気レーザの効率
が低下するという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、各パルスの間で、下準位から基底準位への緩和を
促進させ１次のパルスての反転分布をより完全なものと
することで、パルス繰り返し数が高い場合でも効率が高
い金属蒸気レーザ装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するだめの手段］ この発明に係る金属蒸気レーザ装置は、レーザ発振をさ
ぜる第１のパルス電圧を発生する第１のパルス回路と、
この第１のパルス回路とは別に設けられ、前記第１のパ
ルス電圧を所定時間遅延させた第２のパルス電圧を発生
する第２のパルス回路とを備えたものである。

［作用］ この発明においては、第１のパルス回路から供給される
パルスとパルスとの間に第２のパルス回路から発生され
るパルス電圧を印加し、下準位原子と低速電子との超弾
性衝突を強性的に生しさせ、その結果、下準位原子の緩
和が促進され、サイラｌ〜ロンパルス回路からパルスが
印加される場合に反転分布がより完全なものとなり、高
い繰り返しにおいてもレーザ効率の低下を招かない。

「実施例Ｊ 第１図はこの発明の一実施例による銅蒸気レーザ装置の
構成を示ずブロック図である。図において、放電管１０
０．第１のパルス回路２００゜パルス制御回路１３は、
従来のものと同様である。

遅延回路１５は、その入力側がパルス制御回路１３と接
続され、その出力側が第２のパルス回路１６と接続され
、パルス制御回路１３からの信号を受けて、所定時間だ
（つ遅延させる。また、第２のパルス回路１６は、その
出力１則が放電管１００と接続され、遅延回路１５から
の信号を受けて放電管１００に電圧を印加する。

第２図は第１図の第２のパルス回路１６の詳細回路を示
す図である。図において、接続線ａはフィルタリアクト
ル２４を介して巻線比ｎ：１のパルストランス２２の一
次側の一端と接続されると共に接続線すは上記のパルス
）・ランス２２の一次側の他端ど接続されている。フィ
ルタコンテンサ２３はフィルタリアクｌ〜ル２４と並列
に接続され１このフィルタコンテンザ２３とフィルクリ
アク１〜ル２４とて保護回路１６を構成している。上記
パルス１ヘランスの二次側の一端は、逆極性のタイオー
ド２０およびパルス充電リアク１〜ル１９を介して直流
電源１８の正極側と接続される共にパルス用コンデンサ
１７を介して自己消弧型スイッチ２５の一端と接続され
、」−記パルス１−ランス２２の二次側の他端は、パル
ス用すアクトル２１を介して一ト記自己消弧型ス、イッ
チ２５の他端と接続されている。また、直流電源１８の
負極側は自己消弧型スイッチ２５の一端と接続されてい
る。さらに、接続線Ｃは上記自己消弧型スイッチ２５と
接続されている。

第３図はこの発明の一実施例による放電管］００に印加
される電圧を表ずタイムチャー１−を示ず図である。

」１記のように構成された銅蒸気レーザ装置において、
パルス制御回路１３から出力された出力信号を受けて、
遅延回路１５が所定の時間だけ遅延した後、第２のパル
ス回路１６に信号を与える。

遅延回路１５から信号を受けた第２のパルス回路１６は
１放電管１００にパルスを印加する。第２図に示す直流
電源１８からパルス充電リアク１〜ル１９、タイオード
２０を通してパルス用コンデンサ１７に直流電圧を充電
する。遅延回路１５の信号を受（）て自己消弧型スイッ
チ２５が導通すると。

パルス用コンデンサ１７に蓄えられてた電圧は。

パルストランス２２．パルス用リアクトル２１に印加さ
れる。パルストランス２２の二次側には。

−次側に対し０倍の電圧が発生し、フィルタコンデンサ
２３．フイルタリアクトル２４を通して放電管］００に
パルス電圧が印加される。第３図に接続線ａ−ｂ間に印
加される電圧Ｖｇｂを時間に対して示す。時刻ｔ。にお
いて、第１のパルス回路２００からパルス電圧が放電管
］００に印加されレーザ発振を得る。時刻ｔ。から所定
時間τだけ遅延され、第２のパルス回路１６からパルス
電圧か一７＝ 印加される。それを一定の繰り返して行う。フィルクリ
アク１〜ル２４．フイルタコンテンザ２３は第１のパル
ス回路２００からの電圧に対しては阻止するように働き
、第２のパルス回路１６からの電圧に対しては伝達する
ようなローパスフィルタとなっている。第２のパルス発
生回路１６からの電圧パルス幅Ｔｘは、パルス用すアク
１〜ル２１のインタフタンスＬ　ｘとパルス用コンデン
サ１７の容量Ｃｘで決まり。

ＴＸ＃π鰻３７Ｔ となる。電圧パルス幅Ｔｘの大きさは、第１のパルス発
生回路２００から出力される電圧パルスの幅より大きく
なっている。

銅蒸気レーザ装置において、下準位原子の基底準位への
緩和は、内管２の口径が大きい場合は下準位と低速電子
との超弾性衝突によって行われる。つまり。

Ｃｕ＊　十ｅ　＋ｓｌｏｗｌ−Ｃｕ　＋　ｅ　ｆ＋ｇｅ
ｔ＋ここで、Ｃｕ＊は下準位原子 Ｃｕは基底準位原子 ｅ　＋ｓｌ。、Ｉは低速電子 ｅ＋Ｉａｓｔｌは高速電子 となる。

第２のパルス回路１６から印加される電圧は。

銅原子を下準位に励起しない低い電圧であるが。

電子の加速は行われるため電子と銅原子との衝突は激し
くなる。その結果、下準位原子と電子との超弾性衝突が
活発になり、よって下準位の緩和が促進される。

なお、上記実施例ではパルス用コンデンサ１７に蓄えら
れた電圧を放電管１００に印加したが直流電源］８を直
接チョッピングしてもよい。

また、上記実施例では自己消弧型スイッチ２５を用いた
が非自己消弧型スイッチでなくてもスイッチのオフ状態
が得られれば構わない。

し発明の効果コ この発明は以上説明したとおり、第１のパルス回路と別
に第２のパルス回路を設け、第１のパルス回路からパル
ス電圧か印加された後１所定時間遅延して第２のパルス
回路から再びパルス電圧を印加するようにしたので、下
準位の原子が基底準位に緩和する時間が短縮され、その
結果第１のパルス回路からの次のパルス印加時に反転分
布かより完全なものとなり、高繰り返しにおいても効率
の高い金属蒸気レーザ装置を得ることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による金属蒸気レーザ装置
の構成図、第２図は第１図の第２のパルス発生回路１６
の詳細回路図、第３図は第１図の放電管１００に印加さ
れる電圧を表すタイムチャート図、第４図は従来の金属
蒸気レーザ装置の構成図である。 図において、１００・・　放電管、２００　・・第１の
パルス回路、１３・・・パルス制御回路。 １５・　　遅延回路、１６・・　第２のパルス回路であ
る。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　　曽　　我　　道　　照

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電管を有する金属蒸気レーザ装置において、レーザ発
   振をさせる第１のパルス電圧を発生する第１のパルス回
   路と、この第１のパルス回路とは別に設けられ、前記第
   １のパルス電圧を所定時間遅延させた第２のパルス電圧
   を発生する第２のパルス回路とを備え、前記第１のパル
   ス電圧を前記放電管に印加した後、第２のパルス電圧を
   前記放電管に印加するようにし、前記第２のパルス回路
   の出力電圧は前記第１のパルス回路の出力電圧より小さ
   くなるようにしたことを特徴とする金属蒸気レーザ装置
   。