JPH0245983A - マイクロ波レーザ発振器 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波でレーザガスを励起するマイクロ
波レーザ発振器に関する。

（従来の技ｖ＃） レーザ発振器のなかには、放電電極間に直流を印加して
放電させるものと、電極のない高周波によるものとがあ
る。このうち前者は、放電で電極が消耗するので保守が
めんどうであり、後者は電源が高価となる。

（発明が解決しようとする課題） そこで、マイクロ波発振器を使って放電させることも考
えられるが、放電の一様性が得られず、マイクロ波発振
器が大形となる。

一方、一般に加工用レーザのうち、鉄鋼や自動車では第
９図（ａ）のような矩形波半導体や電子部品では第９図
（ｂ）のようなパルスで、且つパルス幅や間隔（Ｔｘ＊
Ｔｚ）が可変であることが要求されるが、マイクロ波発
振器の出力波形は半波（第１０図（ａ））か全波（第１
０図（ｂ））である。

そこで、マグネトロンのマイクロ波を使うことも考えら
れるが、特殊なパルス・マグネトロンが要り使えない。

そこで本発明の目的は、簡単な構成で任意の間隔のパル
スレーザを得ることのできるマイクロ波レーザ発振器を
得ることである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本発明は、マグネトロンのマイクロ波の導波管の終端部
に全反射鏡を設け、中間部に内部のレーザガスを励起さ
せるマイクロ波の放電部を横に設け、この放電部の両端
に共振器を設けて、この共振器のミラー間のレーザ光を
マグネトロンの電源周波数に同期し位相制御された機械
的チョッパで遮へいすることで、簡単な構成で任意の間
隔のパルスレーザを出射するパルスレーザ発振器である
。

（実施例） 以下、本発明のマイクロ波レーザ発振器の一実施例を第
１図で説明する。

第１図において、−次側が図示しない単相商用電源に接
続された昇圧変圧器７の二次側には、−側の整流器８と
他側の変流器１４を介してマグネトロン６が接続され、
このマグネトロン６の他側には、マイクロ波３を図示下
方に導き中間部左右に円筒状に突出したシールド部５と
、下端に反射鏡を収納する終端部９のある導波管２が接
続され°Ｃいる。

又、左右のシールド部５間には、内部にレーザガスが数
十Ｔｏｒｒの圧力で封入された石英製の透明な放電管１
が貫通し、左端には同軸」二に共振器の反射鏡１０Ａが
、右端には半透過鏡１０Ｂが対面して取付られ、この半
透過鏡１０Ｂの図示しない保持部には発振器の制御部１
３からの指令で反射鏡１０Ｂの反射角を変える鏡制御器
１２の図示しない出力端が連結されている。

又、制御部１３にはマグネトロン６の陽極電流を検出す
る変流器１４の二次側の電線１５が接続され、制御部１
３に内蔵した図示しない継電器のｂ接点が昇圧変圧器７
の一次側に直列に接続され、図示しないレーザ加工機か
らの指令を伝える指令信号線１６が接続されている。

このように構成したマイクロ波レーザ発振器では、レー
ザ放電管１内はマグネトロン６からのマイクロ波３と終
端部９の反射鏡から反射してマイクロ波３でグロー放電
４が発生し、レーザガスは励起され、発光したレーザ光
は共振器で増幅されて一部が半透過１１０Ｂからレーザ
光１８となって出射する。

更に、このレーザ光１８は、制御部１３からの指令に従
って駆動される鏡制御器１２で半透過鏡１０Ｂの振れ角
Ｏが第２図（ｃ）のようにマグネトロン６の発振が最大
の時点ｔ工で０°に制御されると、第２図（ｄ）のよう
にパルス状となって例えばＩＣのはんだ付等に使われる
。

又、もし振れ角θを第２図（Ｃ）のＰ／２だけ早く０に
しＰだけ保持すると、レーザ光１１は第２図（ｄ）のＱ
のようにパルス幅が広くなって例えば電子部品の微細な
穴の加工に使われる。

ここで、マグネトロン６は特殊なもの（例；パルスマグ
ネトロン）でなくて、市販の電子レンジ用の小形のもの
でよい。又、振れ角Ｏは微少でよいので、半透過鏡１０
Ｂは制御部１３からの指令に遅れることなく鏡制御器１
２で動かすことができ、レーザ光１８の機械的チョッパ
となる。

第３図は他の実施例を示す。

第３図において、導波管２のマグネトロン６側は、絶縁
物の隔壁１９でマグネトロン６側の大気圧部２ａと真空
部２ｂ側に分割さ九、真空部２ｂ側のシールド部５の端
部には石英ガラスなどの透明な窓材２１Ａ、　２１Ｂが
取付られ、この間の導波管２は、第４図の断面図のよう
に上下が中央に凹んだくびれ部２０を形成し、内部には
マイクロ波放電用のレーザガスが封入されている。

ここで、マグネルトン６から放射されたマイクロ波３が
隔壁１９を貫通して真空部２ｂに入ると、電界の強いく
びれ部２０でグロー放電４が発生し、レーザガスが励起
される。しかも、放電グローは導波管２内に直接形成し
ているので、放電しないときの導波内のマイクロ波のエ
ネルギー分布と同じ分布となり、均一なレーザ光に最適
なものとなる。

第５図は他の実施例を示す。

第５図において、断面方形の導波管２には、マイクロ波
モードを方形から円形に変える変換部２２が挿入され、
導波管２０１は円筒状でＬ形に曲り、中間部の管径縮小
部２０１ａで発生したグロー放電でレーザガスは励起さ
れ、下端の半透過鏡からレーザ光が出射される。

この場合には、管径縮小部２０１ａで形成するマイクロ
波モードは例えばＴＥ、　、モードに選定されるので、
レーザビームも同じとなり第６図（ａ）（ｂ）のような
モードとなる。

第７図は更に異なる他の実施例を示す。

第７図において、導波管２のシールド部を貫通したレー
ザ放電管１の左端外側には、凸面鏡ＩＯＣが取付られ、
更にその左側には全反射凹面鏡１０Ｄが設けられ、この
間の図示下方には駆動モータ２４の軸に取りつけられた
第８図に示す円板２６の外縁が凸面ｆｌｔ１０Ｃと凹面
鏡１０Ｄの焦点Ｐを横切って設けられ、駆動モータ２４
は第１図に示す制御部１３に接続されている。

この構成のマイクロ波レーザ発振器では、レーザ放電管
１左側に出たレーザ光は、凸面１ｇ１１０Ｇを透過して
焦点Ｐで集束された後床がって凹面鏡１０Ｄで反射され
、元の経路を経て半透過光１０Ｂに入射する。

ここで、第８図で示す外縁に切り欠き２７のある円板２
６を図示しないマグネトロンの電源の商用周波数と同期
させて廻すと、円板２６の切り欠き２７が焦点Ｐに来た
ときだけ共振器は発振し、次の外縁で円板２６はチョッ
パとなる。

したがって、電源位相と切欠き２７の焦点Ｐを通過する
円板２６の位相をずらすことで、任意のパルス幅のレー
ザ光１８を得ることができる。

又、空間電荷は放電域に拘束されるので、直流や交流の
レーザのような陰極降下部がなく励起効率が上る。

〔発明の効果〕

以上１本発明のマイクロ波レーザ発振器によれば、マグ
ネトロンが出すマイクロ波の導波管の終端部に反射鏡を
設け、中間部に横に内部のレーザガスを励起させるマイ
クロ波の放電部を設け、この放電部の両端に共振器を設
けて、この共振器のミラー間を通るレーザ光をマグネト
ロンの電源周波数に同期し位相制御された機械的チョッ
パで遮へいしたので、簡単な構成で任意の間隔のパルス
レーザを出射するマイクロ波レーザ発振器を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマイクロ波レーザ発振器の一実施例を
示す部分断面図、第２図は第１図の作用を示す説明図、
第３図は本発明の他の実施例を示す部分断面図、第４図
は第３図の部分詳細断面図、第５図は本発明の異なる他
の実施例を示す部分断面図、第６図は第５図の作用を示
す説明図、第７図は本発明の更に異なる他の実施例を示
す部分断面図、第８図は第７図の要部詳細図、第９図は
従来の加工用レーザの波形を示す説明図、第１０図は従
来のマイクロ波の波形を示す説明図である。 １・・・レーザ放電管　　　２・・・導波管３・・・マ
イクロ波　　　　４・・・マイクロ波放電６・・・マグ
ネトロン　　　ＩＯＡ・・・全反射鏡１０Ｂ・・・半透
過鏡　　　　１２・・・鏡制御器（８７３３）　　代理
人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名）第１図 第 図 （＋） （ａ）つＡ−Ａ蓼Ｆ１０ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マグネトロンから出たマイクロ波をレーザガス内でグロ
   ー放電させ、前記レーザガスを励起発振させるマイクロ
   波レーザ発振器において、 前記マイクロ波の導波管の中間部に前記レーザガスの励
   起部を設け、前記導波管の終端部に前記レーザガスの励
   起部を貫通した前記マイクロ波を前記中間部に反射する
   反射鏡を設け、前記レーザ励起部から出た前記レーザ光
   の光路に前記マグネネトロンの電源周波数に同期し位相
   制御されて前記レーザ光を遮へいする機械的チョッパを
   設けたこと、 を特徴とするマイクロ波レーザ発振器。