JPH0139666B2 - - Google Patents
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- JPH0139666B2 JPH0139666B2 JP60142387A JP14238785A JPH0139666B2 JP H0139666 B2 JPH0139666 B2 JP H0139666B2 JP 60142387 A JP60142387 A JP 60142387A JP 14238785 A JP14238785 A JP 14238785A JP H0139666 B2 JPH0139666 B2 JP H0139666B2
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-
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、両端がそれぞれ一つの光学要素に
よつて気密閉鎖され、この光学要素が中心に光放
出孔をもつフランジとレーザー光透過性の閉鎖板
を備え、フランジの外縁部がレーザー管に結合さ
れ、閉鎖板がガラスはんだによつてフランジに結
合されているガスレーザー管に関するものであ
る。
よつて気密閉鎖され、この光学要素が中心に光放
出孔をもつフランジとレーザー光透過性の閉鎖板
を備え、フランジの外縁部がレーザー管に結合さ
れ、閉鎖板がガラスはんだによつてフランジに結
合されているガスレーザー管に関するものであ
る。
この種のレーザー管は例えば米国特許第
3717823号明細書に記載され公知である。
3717823号明細書に記載され公知である。
この公知のレーザー管の光学的閉鎖部例えばブ
ルースター窓、共振器半透明反射鏡等をガラスは
んだによつて固定することは数年前から広く行わ
れている。ガラスはんだは優秀な気密閉鎖特性を
示すが、400℃以上の処理温度を必要とし閉鎖部
の光学特性を損なうことがある。この点を考えて
ブルースター窓や反射鏡をまず金属枠にはんだ付
けしておき、後から研磨しあるいは被覆層を設け
ることができるようにすることは比較的早くから
考えられていた（米国特許第3555450号明細書）。
この枠はその外縁部においてレーザーのプラズマ
管に溶接又ははんだ付けされるもので、銅、ニツ
ケル又はコバルトから成り約0.01cmから0.06cmの
間の壁厚であり波形の断面形状をもつものである
から、それにとりつけられた物体は熱応力をほと
んど受けない。この種の弾性保持方式は比較的簡
単に実現可能であるが、保持された光学素子が通
常動作時の負荷において常に所定の位置に保持さ
れるとは限らないことが判明した。
ルースター窓、共振器半透明反射鏡等をガラスは
んだによつて固定することは数年前から広く行わ
れている。ガラスはんだは優秀な気密閉鎖特性を
示すが、400℃以上の処理温度を必要とし閉鎖部
の光学特性を損なうことがある。この点を考えて
ブルースター窓や反射鏡をまず金属枠にはんだ付
けしておき、後から研磨しあるいは被覆層を設け
ることができるようにすることは比較的早くから
考えられていた（米国特許第3555450号明細書）。
この枠はその外縁部においてレーザーのプラズマ
管に溶接又ははんだ付けされるもので、銅、ニツ
ケル又はコバルトから成り約0.01cmから0.06cmの
間の壁厚であり波形の断面形状をもつものである
から、それにとりつけられた物体は熱応力をほと
んど受けない。この種の弾性保持方式は比較的簡
単に実現可能であるが、保持された光学素子が通
常動作時の負荷において常に所定の位置に保持さ
れるとは限らないことが判明した。
透明物体を金属円環にとりつけこのユニツトを
レーザー管に融着した金属絞り上に置き両金属部
品を縁端部で互に溶接すると、位置合せ誤差を余
りおそれる必要は無くなる（米国特許第3717823
号明細書）。この構造では二重フランジが溶接個
所と透明体の間に溶接過程中約1200℃の温度差を
作り得るものでなければならないが、この要求は
両金属部品が極めて薄肉であるかあるいは大きな
外径をもつものであつて取付部分の全体が特に安
定したものでなく又相当な横寸法を要求するとき
に限つて満たされるものである。その上３ケ所の
気密結合を必要とすることからこの形態は高価と
なる。
レーザー管に融着した金属絞り上に置き両金属部
品を縁端部で互に溶接すると、位置合せ誤差を余
りおそれる必要は無くなる（米国特許第3717823
号明細書）。この構造では二重フランジが溶接個
所と透明体の間に溶接過程中約1200℃の温度差を
作り得るものでなければならないが、この要求は
両金属部品が極めて薄肉であるかあるいは大きな
外径をもつものであつて取付部分の全体が特に安
定したものでなく又相当な横寸法を要求するとき
に限つて満たされるものである。その上３ケ所の
気密結合を必要とすることからこの形態は高価と
なる。
この発明の目的は冒頭に挙げたレーザー管にお
いて光学閉鎖部のとりつけを改良して装置が強固
にまとまつたものとなり、位置合せが後から乱さ
れることがないようにすることである。
いて光学閉鎖部のとりつけを改良して装置が強固
にまとまつたものとなり、位置合せが後から乱さ
れることがないようにすることである。
この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として
挙げたようにフランジをセラミツクとすることに
よつて達成される。ここでフランジと閉鎖板を熱
的に適合したものとすることは、これらの部分の
間に通常の条件の下では永続的の気密ガラスはん
だ結合が形成されることを意味している。フラン
ジが問題となる温度範囲において閉鎖板の熱膨張
係数の0.9乃至1.2倍の熱膨張係数を示すときこれ
は可能である。フランジが温度と共に閉鎖板より
もいくらか大きく膨張するとき、特に強固な結合
が達成される。
挙げたようにフランジをセラミツクとすることに
よつて達成される。ここでフランジと閉鎖板を熱
的に適合したものとすることは、これらの部分の
間に通常の条件の下では永続的の気密ガラスはん
だ結合が形成されることを意味している。フラン
ジが問題となる温度範囲において閉鎖板の熱膨張
係数の0.9乃至1.2倍の熱膨張係数を示すときこれ
は可能である。フランジが温度と共に閉鎖板より
もいくらか大きく膨張するとき、特に強固な結合
が達成される。
この発明によるセラミツクフランジは中庸の熱
伝導度をもち、特に酸化アルミニウムを使用する
場合通常の金属よりも確実に低い値を示す。従つ
て多くの場合レーザー管に挿入する孔盤は一つだ
けで足りる。
伝導度をもち、特に酸化アルミニウムを使用する
場合通常の金属よりも確実に低い値を示す。従つ
て多くの場合レーザー管に挿入する孔盤は一つだ
けで足りる。
セラミツクフランジがこれまで考慮されなかつ
た理由は、セラミツクの固定に必要な処理熱を外
側区域に限定する経済的な手段が見出されなかつ
たことと高い熱抵抗によつて得られる利点が予想
されなかつたことにあると考えられる。しかしこ
のような見解は改訂する必要があり、例えばはん
だ付け個所を赤外光又はレーザー光で照射すると
同時にセラミツク盤を回転することによりガラス
はんだ結合を実現することができる。
た理由は、セラミツクの固定に必要な処理熱を外
側区域に限定する経済的な手段が見出されなかつ
たことと高い熱抵抗によつて得られる利点が予想
されなかつたことにあると考えられる。しかしこ
のような見解は改訂する必要があり、例えばはん
だ付け個所を赤外光又はレーザー光で照射すると
同時にセラミツク盤を回転することによりガラス
はんだ結合を実現することができる。
透光体を熱的に充分保護しなければならないと
きには、レーザー管とセラミツク盤の間に金属の
移行部を挿入し、更に光学部品の表面は盤が透光
体と移行部とに結合された後に表面処理するのが
よい。この移行部はＵ字形断面とすると有利であ
り、ガラスはんだ又は普通に使用されている金属
セラミツク結合剤を介して金属レーザー管に溶接
結合により固定することができる。
きには、レーザー管とセラミツク盤の間に金属の
移行部を挿入し、更に光学部品の表面は盤が透光
体と移行部とに結合された後に表面処理するのが
よい。この移行部はＵ字形断面とすると有利であ
り、ガラスはんだ又は普通に使用されている金属
セラミツク結合剤を介して金属レーザー管に溶接
結合により固定することができる。
他の有利な実施態様とこの発明の展開は特許請
求の範囲第２項以下に示されている。
求の範囲第２項以下に示されている。
二つの有利な実施例についてこの発明を更に詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図に示した実施例は“封じ切りCO2レーザ
ー”の一種であり、10W単位の出力が予想され例
えば医療用のものである。このレーザーには共振
器が組み込まれ、両方の反射鏡はレーザー管に気
密結合されている。図面にはレーザー管の放出側
が示され、１は金属シリンダ、２は有孔盤、３は
鏡体である。
ー”の一種であり、10W単位の出力が予想され例
えば医療用のものである。このレーザーには共振
器が組み込まれ、両方の反射鏡はレーザー管に気
密結合されている。図面にはレーザー管の放出側
が示され、１は金属シリンダ、２は有孔盤、３は
鏡体である。
鏡体３の内面は波長10.6μｍの光に対して半透
明である誘電多重層４で覆われる。鏡体自体はセ
レン化亜鉛で作られ、この波長領域の光は実質上
吸収しない。有孔盤材料としてはZnSeに対して
熱的に適合する酸化アルミニウムが選ばれる。盤
には光放出孔５があり、そこに両方の底面が突き
出すようにして鏡体３がはめ込まれている。盤の
光放出孔５と外縁部の区域にはそれぞれ一つの溝
６，７があり、ガラスはんだ環８，９がここに入
れられる。
明である誘電多重層４で覆われる。鏡体自体はセ
レン化亜鉛で作られ、この波長領域の光は実質上
吸収しない。有孔盤材料としてはZnSeに対して
熱的に適合する酸化アルミニウムが選ばれる。盤
には光放出孔５があり、そこに両方の底面が突き
出すようにして鏡体３がはめ込まれている。盤の
光放出孔５と外縁部の区域にはそれぞれ一つの溝
６，７があり、ガラスはんだ環８，９がここに入
れられる。
管の閉鎖は次のようにして行われる。最初に安
定な結晶化性のガラスはんだを使用してZnSe体
をセラミツク盤にはんだ付けする。この種のガラ
スはんだは粉の形か予備圧縮し焼結した形で供給
される。次いでZeSe体の両底面を研磨し内面に
所要の誘電層を設ける。その後で盤をレーザー管
に当て、局所的の光照射によつてはんだ結合す
る。
定な結晶化性のガラスはんだを使用してZnSe体
をセラミツク盤にはんだ付けする。この種のガラ
スはんだは粉の形か予備圧縮し焼結した形で供給
される。次いでZeSe体の両底面を研磨し内面に
所要の誘電層を設ける。その後で盤をレーザー管
に当て、局所的の光照射によつてはんだ結合す
る。
第２図に示した実施例ではセラミツク盤とレー
ザー管の間にＵ字形断面の金属移行部１０が挿入
されている。この移行部の内側の脚は金属セラミ
ツク技術により硬ろう付けされ、その外側脚の尖
端はレーザー管の終端部に溶接される。
ザー管の間にＵ字形断面の金属移行部１０が挿入
されている。この移行部の内側の脚は金属セラミ
ツク技術により硬ろう付けされ、その外側脚の尖
端はレーザー管の終端部に溶接される。
第２図の管閉鎖部の製作は次のように行われ
る。盤を先ず移行部と結合し、次いで鏡体と結合
した後鏡体の表面を適当に処理し全体をヘリアー
ク又はアルゴンアーク技術又は電子線溶接により
レーザー管に結合する。そのフランジの高さまで
銅環で包囲して、溶接により発生する熱の一部を
外に放出して反射体の加熱を防止する。
る。盤を先ず移行部と結合し、次いで鏡体と結合
した後鏡体の表面を適当に処理し全体をヘリアー
ク又はアルゴンアーク技術又は電子線溶接により
レーザー管に結合する。そのフランジの高さまで
銅環で包囲して、溶接により発生する熱の一部を
外に放出して反射体の加熱を防止する。
この発明は図面に示した実施例に限定されるも
のではなく、各部品に別の材料を選定することも
可能である。例えば窓にはゲルマニウムを使用す
ることができる。更に溝のないはんだ付け例えば
孔盤上に置かれた閉鎖板との突合わせ溶接も可能
である。光学部品の熱遮蔽に対しても別の手段、
例えばセラミツク盤に熱伝導路を長くする溝を設
ける等の手段を採用することができる。フランジ
に一つ以上の光学部品をとりつけることも自由で
ある。
のではなく、各部品に別の材料を選定することも
可能である。例えば窓にはゲルマニウムを使用す
ることができる。更に溝のないはんだ付け例えば
孔盤上に置かれた閉鎖板との突合わせ溶接も可能
である。光学部品の熱遮蔽に対しても別の手段、
例えばセラミツク盤に熱伝導路を長くする溝を設
ける等の手段を採用することができる。フランジ
に一つ以上の光学部品をとりつけることも自由で
ある。
第１図と第２図はこの発明の二種類の実施例の
断面を示すもので、１は金属シリンダ、２は中央
に孔をもつフランジ、３は鏡体、４は半透明誘電
層である。
断面を示すもので、１は金属シリンダ、２は中央
に孔をもつフランジ、３は鏡体、４は半透明誘電
層である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 両端１がそれぞれ一つの光学要素によつ
て気密閉鎖され、 (b) この光学要素が中心に光放出孔５をもつフラ
ンジ２とこのフランジに熱的に適合するレーザ
ー光透過性の閉鎖板３を備え、 (c) フランジ２がその外縁部においてレーザー管
に結合され、 (d) 閉鎖板３が光放出孔５を覆い、ガラスはんだ
８によつてフランジに結合され、少くとも一方
の底面がフランジよりも前に突き出しており、 (e) フランジ２がセラミツク製であることを特徴
とするガスレーザー管。 ２ 閉鎖板３が公知の方法によりセラミツク製フ
ランジ２の光放出孔５にはめ込まれていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレー
ザー管。 ３ ガラスはんだ８がセラミツク製フランジ２の
閉鎖板３を取巻く溝６内に置かれていることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載のガスレーザ
ー管。 ４ セラミツクフランジ２の熱膨張係数が閉鎖板
３のそれよりも大きいことを特徴とする特許請求
の範囲第１項乃至第３項の一つに記載のガスレー
ザー管。 ５ セラミツクフランジ２がレーザー管ともガラ
スはんだ９を介して結合されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第４項の一つに記
載のガスレーザー管。 ６ セラミツクフランジ２が互に異る間隔を保つ
てフランジの中心を取巻く複数の溝を備えている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５
項の一つに記載のガスレーザー管。 ７ 閉鎖板３がセレン化亜鉛で、セラミツクフラ
ンジ２が酸化アルミニウムで作られていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の一
つに記載のガスレーザー管。 ８ ガスレーザー管とセラミツクフランジ２の間
に金属製の移行部１０が挿入され、この移行部が
レーザー管とは溶接により、セラミツクフランジ
２とははんだ付けにより結合されていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項の一つ
に記載のガスレーザー管。 ９ 移行部１０がガラスはんだによつてセラミツ
クフランジに結合されていることを特徴とする特
許請求の範囲第８項記載のガスレーザー管。 １０ 移行部１０がＵ字形の断面を示し、その一
方の脚はセラミツクフランジの側面にはんだ付け
され、他方の脚はその外方の端部がガスレーザー
管の端部に溶接されていることを特徴とする特許
請求の範囲第８項又は第９項記載のガスレーザー
管。 １１ 最初にセラミツクフランジ２を移行部１０
に結合し、続いて閉鎖板３にはんだ付けするこ
と、次に閉鎖板３の表面を平滑にし場合によつて
は被覆層を設けた後移行部１０とガスレーザー管
を高温で結合し、この結合過程中ガスレーザー管
を移行部１０の高さまで金属スリーブで包囲する
ことを特徴とする両端が光学要素によつて気密閉
鎖され、この光学要素が中心に光放出孔をもつフ
ランジとこのフランジに熱的に適合するレーザー
光透過性の閉鎖板を備え、フランジがその外縁部
においてレーザー管に結合され、閉鎖板が光放出
孔を覆い、ガラスはんだによつてフランジに結合
され、少くとも一方の底面がフランジよりも前に
突き出しており、フランジ２がセラミツク製であ
るガスレーザー管の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
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| DE3424120 | 1984-06-29 | ||
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