JPH0263177A - Laser device - Google Patents

Laser device

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Publication number
JPH0263177A
JPH0263177A JP21418288A JP21418288A JPH0263177A JP H0263177 A JPH0263177 A JP H0263177A JP 21418288 A JP21418288 A JP 21418288A JP 21418288 A JP21418288 A JP 21418288A JP H0263177 A JPH0263177 A JP H0263177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
center
gas flow
region
discharge region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP21418288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyohisa Terai
清寿 寺井
Hideomi Takahashi
秀臣 高橋
Toru Tamagawa
徹 玉川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP21418288A priority Critical patent/JPH0263177A/en
Publication of JPH0263177A publication Critical patent/JPH0263177A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce an inactivated region of laser excitation and effectively take out laser excitation energy to the outside by locating the center of a discharge region upstream laser light. CONSTITUTION:The center 6 of an rf discharge region 5 is adapted to locate upstream a laser gas flow 3 by a distance X compared with the center 8 of laser light 7. The distance X(mm) between the both centers is set to satisfy a relation 0< X<=DV/P where D is the outer diameter of the laser light 7, V(m/s) is a flow rate of the laser gas flow 3, and P(Torr) is gas pressure. Hereby, an invalid region 9 of laser excitation in the rf discharge region 5 can sharply be reduced or eliminated. Further, if the displacement X of an output position of a laser beam satisfies a relation 0< X<=D, a laser output can be increased compared with a case with X=0.

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、放電電界方向、レーザガス流方向及びレーザ
光軸方向が各々直交する、3軸直交方式のレーザ装置に
関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a three-axis orthogonal type laser device in which the direction of a discharge electric field, the direction of a laser gas flow, and the direction of a laser optical axis are orthogonal to each other. be.

(従来の技術) 各種レーザ加工に使用される、放電電界方向、レーザガ
ス流方向及びレーザ光軸方向が各々直交する、3軸直交
方式のレーザ装置の一例を第4図に示した。即ち、対向
して配設された一対の放電電極1a、1bの内側に、放
電の均一化を計るために誘電体2a、2bが設けられ、
この誘電体2a、2b間をレーザガス流3が流れるよう
に構成されている。
(Prior Art) FIG. 4 shows an example of a three-axis orthogonal laser device used in various laser processing, in which the direction of the discharge electric field, the direction of the laser gas flow, and the direction of the laser optical axis are orthogonal to each other. That is, dielectrics 2a and 2b are provided inside a pair of discharge electrodes 1a and 1b arranged to face each other in order to equalize the discharge.
A laser gas flow 3 is configured to flow between the dielectrics 2a and 2b.

また、前記放電電極1a、’lbの間には、発(辰周波
数が1MH2〜100MH2の高周波電源4が接続され
ており、この高周波電源4の動作により、対向して配設
された放電電極1a、1b間の四角形状の領域5に、高
周波放電が点灯し、この高周波放電領域5内において、
レーザ励起が起こる。この様にして励起したエネルギー
をレー帝ア光として、外部に取出すことができる。
Furthermore, a high frequency power source 4 having a generation frequency of 1 MH2 to 100 MH2 is connected between the discharge electrodes 1a and 'lb, and the operation of this high frequency power source 4 causes the discharge electrodes 1a and 'lb to be connected to each other. , 1b, a high-frequency discharge is lit in a rectangular region 5, and within this high-frequency discharge region 5,
Laser excitation occurs. The energy excited in this way can be extracted to the outside as light.

なお、このとき、レーザ発撮動作またはレーザ光の取出
しを行うために、高周波放電領域5の中心6と、円形の
レーザ光7の中心8が一致するように構成されている。
At this time, in order to perform a laser firing operation or take out laser light, the center 6 of the high frequency discharge region 5 and the center 8 of the circular laser light 7 are configured to coincide.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の様な構成を有する従来のレーザ装
置においては、以下に述べる様な解決すべき課題があっ
た。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional laser device having the above configuration, there were problems to be solved as described below.

即ち、高周波放電領1fA5の中心6と、レーザ光7の
中心8を一致させているため、四角形状の放電領域5に
おいて、円形のレーザ光7のレーザガス流3の下流側に
、レーザ励起の無効領域9が形成される。
That is, since the center 6 of the high-frequency discharge region 1fA5 and the center 8 of the laser beam 7 are made to coincide with each other, in the quadrangular discharge region 5, the laser excitation is disabled on the downstream side of the laser gas flow 3 of the circular laser beam 7. Region 9 is formed.

そのため、高周波放電領域5中において、レーザ励起さ
れたすべてのエネルギーを、レーザ光7のエネルギーと
して外部に取出すことができず、レーザの体積利用効率
が低くなり、外部へ取出されるレーザのエネルギー効率
が低くなっていた。
Therefore, all of the laser-excited energy in the high-frequency discharge region 5 cannot be extracted to the outside as the energy of the laser beam 7, and the volume utilization efficiency of the laser becomes low, and the energy efficiency of the laser extracted to the outside becomes low. was getting lower.

本発明は以上の欠点を解消するために提案されたもので
、その目的は、放電領域でレーザ励起されたエネルギー
を、レーザ光エネルギーとして効率良く外部へ取出すこ
とのできるレーザ装置を提供することにある。
The present invention was proposed to eliminate the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to provide a laser device that can efficiently extract energy excited by laser in a discharge region to the outside as laser light energy. be.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、放電電界方向、レーザガス流方向及びレーナ
光軸方向が各々直交する、3軸直交方式のレーザ装置に
おいて、放電領域の中心が、レーザ光の中心に比べて、
ΔXだけレーザガス流の上流側に位置するように構成し
、また、前記両中心間の距離ΔX (mm)が、レーザ
光の外径をD(mm)、レーザガス流の流速をv[m/
s)、ガス圧力をP(torr)とした時、O<ΔX≦
D−V/Pを満足するように設定したものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a three-axis orthogonal laser device in which the direction of the discharge electric field, the direction of the laser gas flow, and the direction of the laser optical axis are orthogonal to each other. Compared to the center of the laser beam,
It is configured to be located upstream of the laser gas flow by ΔX, and the distance between the two centers ΔX (mm) is such that the outer diameter of the laser beam is D (mm) and the flow velocity of the laser gas flow is v [m/
s), when gas pressure is P (torr), O<ΔX≦
It is set to satisfy DV/P.

(作用) 本発明のレーザ装置によれば、放電領域の中心を、レー
ザ光の中心に比へて、ΔXだけレーザガス流の上流側に
位置するように構成することにより、レーザ励起の無効
領域を少なくすることができ、レーザ励起エネルギーを
効率良く外部に取出すことができる。
(Function) According to the laser device of the present invention, by configuring the center of the discharge region to be located upstream of the laser gas flow by ΔX compared to the center of the laser beam, the ineffective region of laser excitation can be reduced. The laser excitation energy can be efficiently extracted to the outside.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図に基づいて
具体的に説明する。なお、第4図に示した従来型と同一
の部材には同一の符号を付して、説明は省略する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be specifically described based on FIGS. 1 and 2. Incidentally, the same members as those of the conventional type shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

本実施例においては、第1図に示した様に、高周波放電
領域5の中心6が、レーザ光7の中心8に比べて、ΔX
だけレーザガス流3の上流側に位置するように構成され
ている。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the center 6 of the high frequency discharge region 5 is ΔX
The laser gas flow 3 is located upstream of the laser gas flow 3.

なお、両中心間の距離ΔX (mm)は、レーザ光7の
外径をD (mm) 、レーザガス流3の流速をv(m
/s)、ガス圧力をP (torr)とすると、O<Δ
X≦D−v/Pを満足するように設定されている。
The distance ΔX (mm) between the two centers is defined by the outer diameter of the laser beam 7 being D (mm) and the flow velocity of the laser gas flow 3 being v (mm).
/s), and the gas pressure is P (torr), O<Δ
It is set to satisfy X≦Dv/P.

この様な構成を有する本実施例のレーザ装置においては
、第1図に示した様に、高周波放電領域5の中心6を、
レーザ光7の中心8に比べて、ΔXだけレーザガス流3
の上流側に位置するように構成することにより、高周波
放電領10.5におけるレーザ励起の無効領ti9を著
しく少なくするか、または、無くすことができる。ただ
し、このとき、レーザ励起されたエネルギーは、ある緩
和時間をもって緩和されるため、放電領域5の中心6を
レーク“光7の中心8に比べて、無制限に上流側に移動
させることはできない。
In the laser device of this embodiment having such a configuration, as shown in FIG. 1, the center 6 of the high frequency discharge region 5 is
Compared to the center 8 of the laser beam 7, the laser gas flow 3 is increased by ΔX.
By configuring it to be located upstream of the laser excitation region ti9 in the high frequency discharge region 10.5, the ineffective region ti9 of laser excitation can be significantly reduced or eliminated. However, at this time, the laser-excited energy is relaxed with a certain relaxation time, so the center 6 of the discharge region 5 cannot be moved upstream indefinitely compared to the center 8 of the rake light 7.

そこで、以下に述べる様なデータから、両中心間の距離
ΔXをO<ΔX≦[)−v/P8満足するように設定す
る。
Therefore, from the data described below, the distance ΔX between both centers is set to satisfy O<ΔX≦[)−v/P8.

即ち、レーザ励起の無効領域の低減によるレーザエネル
ギーの効率向上と、レーザガス流3によって、レーザ光
7の領域まで、高周波放電領域5からレーザ励起エネル
ギーが流れる時の損失の関係を第2図に示した。
That is, FIG. 2 shows the relationship between the efficiency improvement of laser energy by reducing the ineffective region of laser excitation and the loss when laser excitation energy flows from the high frequency discharge region 5 to the region of the laser beam 7 by the laser gas flow 3. Ta.

第2図は、v/P=1なる条件での、ビーム取出し位置
のずれ(両中心間の距離)ΔXと、レーザ発成させた時
のレーザ出力PLの関係を示ずものである。第2図にお
いて、レーザ出力1.0を示す破線は、高周波電源出力
P1で、四角いレーザビームを取出した時のレーデ出力
値を表しており、一方、実線は、放電部の外側に、円形
アパーチャ(レーザ光の外径りの大きざ)を取付けるこ
とにより、円形のレーザビームを発振させた時の結果で
ある。ここで、実線Aは、高周波電源出力P1の時、実
線Bは高周波電源出力P2  (<Pt )の時の結果
である。
FIG. 2 shows the relationship between the beam extraction position shift (distance between the two centers) ΔX and the laser output PL when the laser is emitted under the condition that v/P=1. In Fig. 2, the dashed line indicating the laser output of 1.0 represents the laser output value when a square laser beam is taken out at the high frequency power output P1, while the solid line indicates the circular aperture outside the discharge part. This is the result when a circular laser beam is oscillated by attaching (the size of the outer diameter of the laser beam). Here, the solid line A is the result when the high frequency power supply output is P1, and the solid line B is the result when the high frequency power supply output is P2 (<Pt).

即ち、図中、実線Aより、ΔXが約1/4Dの時、レー
ザ出力が最大となるが、これ以上ΔXを増加させると、
レーザ励起の無効領域はざらに減少するものの、レーザ
励起エネルギーの緩和により、レーザ出力PLは減少す
る。
That is, according to the solid line A in the figure, the laser output is maximum when ΔX is about 1/4D, but if ΔX is increased beyond this,
Although the ineffective region of laser excitation decreases roughly, the laser output PL decreases due to relaxation of laser excitation energy.

ところが、高周波電源出力を実線Aより低くした実線B
においては、レーザ出力P1が最大となるΔXは、実線
Aの時よりも大きくなっている。
However, solid line B, where the high frequency power supply output is lower than solid line A,
In , ΔX at which the laser output P1 becomes maximum is larger than in the case of solid line A.

従って、実線A及び実線Bの結果より、ビーム取出し位
置のずれΔXを、O<ΔX≦Dとすれば、ΔX=Oの時
より、レーザ出力を大ぎくすることか可能でおるといえ
る。
Therefore, from the results of solid line A and solid line B, it can be said that if the deviation ΔX of the beam extraction position is O<ΔX≦D, it is possible to increase the laser output more than when ΔX=O.

また、レーザガス流3の流速Vが速い程、高周波放電領
域5のレーザ励起エネルギーは、早くレーザ光7のとこ
ろまで運ばれるため、励起エネルギーが緩和しにくい。
Furthermore, the faster the flow velocity V of the laser gas flow 3 is, the faster the laser excitation energy in the high-frequency discharge region 5 is carried to the laser beam 7, so that the excitation energy is less likely to be relaxed.

即ち、流速Vが大ぎい程、ΔXを大きくすることができ
る。
That is, the larger the flow velocity V is, the larger ΔX can be.

ざらに、ガス圧力Pが高い程、緩和時間が短くなるので
、ΔXを小ざくする必要がある。
Roughly speaking, the higher the gas pressure P, the shorter the relaxation time, so it is necessary to reduce ΔX.

以上の条件から、高周波放電領域5の中心6と、レーザ
光7の中心8との距離ΔXを、O〈ΔX≦D−v/Pと
することにより、レーザ発振出力を約5〜10%程度上
昇させることができる。
From the above conditions, by setting the distance ΔX between the center 6 of the high frequency discharge region 5 and the center 8 of the laser beam 7 to O<ΔX≦D−v/P, the laser oscillation output can be reduced by about 5 to 10%. can be raised.

*他の実施例* なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、第3図に示した様に、高周波放電領域5にレーザ光
を多数回折り返しても良い。この場合は、一番上流側に
位置するレーザ光10aと、高周波放電領域5の最上流
側の距離をΔXとすることにより、本発明を適用するこ
とができ、レーザ出力エネルギーの向上が可能となる。
*Other Embodiments* Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and the laser beam may be returned to the high frequency discharge region 5 many times as shown in FIG. In this case, the present invention can be applied by setting the distance between the laser beam 10a located at the most upstream side and the most upstream side of the high frequency discharge region 5 to be ΔX, and the laser output energy can be improved. Become.

[発明の効果] 以上述べた様に、本発明によれば、放電領域の中心を、
レーザ光の中心に比べて、ΔXだけレーザガス流の上流
側に位置するように構成し、また、前記両中心間の距離
ΔX (mm>を、レーザ光の外径をD (mm> 、
レーザガス流の流速をv(rn/s)、ガス圧力をP(
torr)とした時、O〈ΔX≦D−v/Pを満足する
ように設定するという簡単な手段によって、放電領域で
レーザ励起されたエネルギーを、レーザ光エネルギーと
して効率良く外部へ取出すことのできるレーザ装置を提
供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the center of the discharge area is
It is configured to be located upstream of the laser gas flow by ΔX compared to the center of the laser beam, and the distance between the two centers is ΔX (mm>), and the outer diameter of the laser beam is D (mm>,
The flow velocity of the laser gas flow is v (rn/s), and the gas pressure is P (
torr), the energy excited by the laser in the discharge region can be efficiently extracted to the outside as laser light energy by simply setting the condition to satisfy O<ΔX≦D−v/P. A laser device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のレーザ装置の一実施例を示す放電部の
断面図、第2図はビーム取出し位置のずれΔXとレーザ
出力の関係を示す図、第3図は本発明の伯の実施例を示
す断面図、第4図は従来のレーザ装置の一例を示す断面
図である。 la、1b・・・放電電極、2a、2b・・・誘電体、
3・・・レーザガス流、4・・・高周波電源、5・・・
高周波放電領域、6・・・高周波放電領域の中心、7・
・・レーザ“光、8・・・レーザ光の中心、9・・・レ
ーザ励起の無効領域、10 a、 10 b、 10 
C・L/−サ光。 欅 第 1 図 第 図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a discharge section showing an embodiment of the laser device of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the relationship between beam extraction position shift ΔX and laser output, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a conventional laser device. la, 1b... discharge electrode, 2a, 2b... dielectric,
3... Laser gas flow, 4... High frequency power supply, 5...
High frequency discharge region, 6... Center of high frequency discharge region, 7.
... Laser light, 8... Center of laser beam, 9... Ineffective region of laser excitation, 10 a, 10 b, 10
C.L/-sa light. Keyaki No. 1 Diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】  放電電界方向、レーザガス流方向及びレーザ光軸方向
が各々直交する、3軸直交方式のレーザ装置において、 放電領域の中心が、レーザ光の中心に比べて、ΔXだけ
レーザガス流の上流側に位置するように構成され、また
、前記両中心間の距離ΔX(mm)が、レーザ光の外径
をD(mm)、レーザガス流の流速をV(m/s)、ガ
ス圧力をP(torr)とした時、0<ΔX≦D・V/
Pを満足するように設定されていることを特徴とするレ
ーザ装置。
[Scope of Claims] In a three-axis orthogonal laser device in which the direction of the discharge electric field, the direction of the laser gas flow, and the direction of the laser optical axis are orthogonal to each other, the center of the discharge region is located within the laser gas flow by ΔX compared to the center of the laser beam. The distance ΔX (mm) between the two centers is such that the outer diameter of the laser beam is D (mm), the flow velocity of the laser gas flow is V (m/s), and the gas pressure is When is P (torr), 0<ΔX≦D・V/
A laser device characterized in that it is set to satisfy P.
JP21418288A 1988-08-29 1988-08-29 Laser device Pending JPH0263177A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006001494A1 (en) * 2004-06-25 2006-01-05 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing optically active citalopram, intermediate therefor, and process for producing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006001494A1 (en) * 2004-06-25 2006-01-05 Sumitomo Chemical Company, Limited Process for producing optically active citalopram, intermediate therefor, and process for producing the same

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