JPH027585A - Co↓2レーザ装置 - Google Patents

Co↓2レーザ装置

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JPH027585A
JPH027585A JP63158388A JP15838888A JPH027585A JP H027585 A JPH027585 A JP H027585A JP 63158388 A JP63158388 A JP 63158388A JP 15838888 A JP15838888 A JP 15838888A JP H027585 A JPH027585 A JP H027585A
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discharge tube
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JP63158388A
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Setsuo Terada
寺田 節夫
Hitoshi Motomiya
均 本宮
Shuzo Yoshizumi
吉住 修三
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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
    • H01S3/036Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
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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 本発明は加工用や医療用などに用いられるCO2レーザ
装置に関するものである。
従来の技術 第7図に従来のCO2レーザ装置の概略図を示す、この
高速ガス流タイプのC02レーザ装置においては、2対
のリング状の内部電vf!21を有してCO2レーザを
励起発振する直線円筒形状の放電管22の両端部側およ
び中央部側に、3通路を有したE字形の循環縁i?82
3を接続して、CO2を含むガスからなるし゛−ザ媒質
を、循環経路23の中央通路に設けたルーツブロア24
により矢印で示すように循環させている。循環経路23
には、ルーツブロア24の他に、この循環系内を一定圧
力に保持する真空ポンプ25と、放電により発生した熱
を冷却するガスクーラ26と、ルーツブロア24の圧縮
熱を冷却するガスクーラ27とが組込まれている。
このように構成された高速ガス流タイプの002レーザ
装置より得られるレーザ光は放電管22の一端に設けら
れた終段鏡(全反射鏡が多い)28とこれに対向して放
電管22の他n1に設けられた部分透過鏡29との間で
光増幅される。このレーザ光のパワーの強度分布を示す
横モード’45Iliは、第9図に示されるような回折
損失とフレネル数Nにa2 よって示され、フレネル数NはN−丁7丁の式で表わさ
れる。ここで、dは終段鏡28と部分透過鏡29との間
の距離、λはレーザ光の波長、aは放電管22内のビー
ム径であり、このビーム径は一般に放電管22の内径に
比例しており、この内径に大きく彩管される。第9図に
おいてSはシングルモード、Mはマルチモードである。
加工の切断などにふされしい横モード特性はシングルモ
ードを用いたものであるが、このシングルモードをより
多く得るためには、終段鏡28と部分透過鏡29との間
の距離が既に決まっている場合、放電管22の内径を小
さくしてシングルモードSの回折損失Xを小さくし、マ
ルチモードMの回折損失yを大きくする必要があり、第
9図においてフレネル数Nがnとなる所定点で、マルチ
モードMの回折損失yがシングルモードSの回折損失X
より大きくなって、なおかつ十分なエネルギーを有する
シングルモードSが得られる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、この種のCO2レーザ装置によれば、放
電管22の内径を小さくすると、循環経路23から放電
管22への接続部において流路抵抗が大きくなって、循
環経路23におけるレーザ媒質の入口箇所のガス圧力P
1と循環経路23におけるレーザ媒質の出口箇所のガス
圧力P2との差圧力が大きくなる。レーザ媒質のガスを
循環させているルーツブロア24では差圧力とガスを送
出す流量能力とは第10図に示すような特性があるため
、差圧力がbからCに大きくなるとルーツブロア24の
流星能力がeからfに低下してレーザ出力が低下する問
題を有していた。
本発明は上記問題を解決するもので、シングルモードを
より多く得ることができ、かつレーザ出力が低下するこ
とのないCO2レーザ装置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 上記問題を解決するために本発明の002レーザ装置は
、放電管とこの放電管に接続した循環経路との中で炭酸
ガスレーザIJX質を高速に循環させながら、前記炭酸
ガスレーザIJ!、′0を前記放電管内で放電励起して
レーザ発振さぜ、レーザ光を部分透過鏡より取出ずCO
2レーザ装置であって、前記部分透過鏡およびこれに対
向する終端位置の終段鎚の少なくとも一方の有効径をレ
ーザ光のシングルモード化に必要な有効径と同一にし、
かつ前記放電管の管径を前記有効径よりも大きくして放
電管と循環経路との間のガス流路抵抗を小さくしたもの
である。
また、本発明の他のC02レーザ装置は、放電管とこの
放電管に接続した循環経路との中で炭酸ガスレーザa質
を高速に循環させながら、前記炭酸ガスレーザ媒質を前
記放電管内で放電励起してレーザ発振させ、レーザ光を
部分透過鏡より取出ずCO2レーザ装置であって、前記
部分透過鏡とこれに対向する終端位置の終段鏡との間に
、シングルモード化に必要な有効径と同径の孔部を有す
る泪切り部材を配設し、かつ前記放電管の管径を前記有
効径よりも大きくして放電管と循環経路との間のガス流
路抵抗を小さくしたものである。
作用 上記組成により、部分透過鏡および終段鏡の少なくとも
一方の有効径をレーザ光のシングルモード化に必要な有
効径と同一としたのでシングルモードをより多く得るこ
とができ、また放電管の径を変更可能となる。この状態
で放電管の径を大きくしたので、放電管と循環経路との
接続箇所に発生ずる流路抵抗を小さく抑えることができ
、十分なレーザ出力を得ることができる。
また、瀬切り部材を設けたCO2レーザ装置では、瀬切
り部材の孔部をレーザ光のシングルモード化に必要な有
効径と同一としたのでシングルモードをより多く得るこ
とができるとともに放電管の径を変更可能となる。この
状態で放電管の径を大きくしたので、上記CO2レーザ
装置と同様な作用効果が得られる。
実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第1図は本発明の一実施例を示ずCO2レーザ装置の概
略図、第2図および第3図はそれぞれ同CO2レーザ装
;jの要部拡大図である。この高速ガス流タイプのCO
2レーザ装置において、循環経路3、ルーツブロア4、
真空ポンプ5およびガスクーラ6.7は従来のC02レ
ーザ装置と同じ構成であるため、その説明は省略する。
直線円筒形状の放電管2は、その内径が循環経路3の内
径とほぼ同一となるように大きく広げられている。
放電管2の両端部側および中火部側には、第2図に示す
ように、放電管2と同径の内部な極1がそれぞれ配設さ
れている。また放電管2の一端部には全反射1塁が多く
用いられているP:段3A8が、また他端部には部分透
過鏡9がそれぞれ配設され、これらは対向されている。
ここで、部分透過鏡9は中央の円板部9aのみが部分透
過鏡としての役目を果たし、周囲のリング形状部9bは
この円板部9aを支持するだけで部分透過鏡の役目は果
たさない、そして、円板部9aの直径は、終段銀8と部
分透過鏡9との間の距離との関係からほぼシングルモー
ドが得られる寸法に設定されている。
また、図示しないが終段銀8も同様な構成とされている
上記構成により、放電管2と循環vI!銘3との中で炭
酸ガスレーザ媒質はツールブロア4により、第1図に矢
印で示すように、高速に循環され°、この炭酸ガスレー
ザ媒質は放電管2の中で放電励起され、これによりレー
ザ光が発振し、このレーザ光は部分透過鏡9より外部に
取出される。このとき、部分透過′JA9および終段銀
8の有効径をレーザ光のシングルモード化に必要な有効
径と同一としたのて゛シングルモードをより多く得るこ
とができ、また放電管2の径を変更可能となる。このよ
うな状態で放電管2の内径を循環経路3の内径とほぼ同
一となるように大きく広げているので放電管2と循環経
路3との接続箇所に発生する流路抵抗を小さく抑えるこ
とができ、循環経路3におけるレーザ媒質の入口側箇所
の圧力P1と出口側箇所の圧力P2どの差(差圧力)も
ほぼ0となり、ルーツブロア4の流址能力が烈大限に発
揮されて十分なレーザ出力を得ることができる。
なお、部分透過鏡9およびP:段3A8の両者とも所定
箇所のみがその機能を発揮するものを使用するかわりに
いずれか一方の鏡だけ上記のようなものを用いるだけで
も同様の作用効果が得られる。
また、第3図に示すようにリング状の内部電極1を設け
るかわりに、第4図に示すように、放電管2′の外面に
、その軸心部に対して対向する外部電極1′を設けたC
O2レーザ装置に適用してもよく、これによればレーザ
媒質が一様な相流である場合に放電管2′内の放電状態
を一様にでき、かつレーザ光を得るfI域を内部電極を
用いたものより広げることができる。
第5図は本発明の他の実施例を示すC02レーザ装置の
概略図、第6図は同CO2レーザ装置の要部拡大図であ
る。この高速ガス流タイプのCO2レーザ装置において
も、循環経路13、ルーツブロア14、真空ポンプ15
およびガスクーラ16゜11は従来のCO2レーザ装置
と同じ構成であるため、その説明は省略する。そして、
上記実施例と同様に、直線円筒形状の放電管12は、そ
の内径が循環経路13の内径とほぼ同一となるように大
きく広げられ、放電管12の両端部側および中央部側に
は、第6図に示すように、放電管12と同径の内部電極
11がそれぞれ配設されている。また放電管12の一端
部には全反射鏡が多く用いられているIP:段5A18
が、また他端部には部分透過鏡19がそれぞれ配設され
、これらは対向されている。なお、これらの終段B18
および部分透過fa19は単に全面が反射および部分透
過するものである。さらに、部分透過鏡18と終段fi
19との間に、シングルモードが得られる寸法の孔部2
0aを有する瀬切り部材20が配設され、本実施例では
この瀬切り部材20が金属製であるため、放電状態に悪
影響を及ぼさないように、放電領域の外、すなわち、部
分透過jjl18とその一番近傍の内部電極11との間
に配置されている。
上記構成によっても、放電管12と循環経路13との中
で炭酸ガスレーザ媒質はツールブロア14により第5図
に矢印を示すように、高速に循環され、この炭酸ガスレ
ーザ媒質は放電管12の中で放電励起され、これにより
レーザ光が発振し、このレーザ光は部分透過鏡19より
外部に取出される。このとき、瀬切り部材20の孔部2
0aの径をレーザ光のシングルモード化に必要な有効径
と同一としたのでシングルモードをより多く得ることが
でき、また放電管12の径を変更可能となる。このよう
な状態で、上記実施例と同様に、放電管12の内径を循
環経113の内径とほぼ同一となるように大きく広げて
いるので、十分なレーザ出力を得ることができる。
なお、瀬切り部材は、部分透過鏡19の側に設けずに、
終段鏡18の側に設けてもよい、また、上記実施例と同
様に、内部電極の代わりに外部電極を設けてもよい。
発明の効果 以上、本発明によれば、いずれにおいても、放電管の内
径に規制されないでシングルモードを多く得ることので
きるm3ffが実現され、これにより放電管の内径を拡
大できて十分なレーザ出力を得ることができ、高品質の
CO2レーザ装置の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すC02レーザ装置の概
略図、第2図および第3図はそれぞれ同CO2レーザ装
置の要部拡大図、第4図は同CO2レーザ装置に外部電
極を適用した場合の拡大部、第5図および第6図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例を示すCO2レーザ装置のIR
略図および要部拡大図、第7図および第8図はそれぞれ
従来のC02レーザ装置の概略図および要部拡大図、第
9図はフレネル数と回折損失とに対するシングルモード
およびマルチモードの特性図、第10図はツールブロア
の差圧力とガス流量とに対する特性図である。 1.11・・・内部電極、1′・・・外部型υ′!、2
,2′12・・・放電管、3.13・・・循環経路、4
.14・・・ルーツブロア、5.15・・・真空ポンプ
、6.7.16.17・・・ガスクーラ、8.18・・
・終段鏡、9.19・・・部分透過鏡、9a・・・円板
部、9b・・・リング形状部、20・・・瀬切り部材、
20a・・・孔部。 代理人   森  本  義  弘 第f図 第3図 第4図 1′−外部電報 第7図 第8図 第5 図 第6図 第7図 第10図 、を斥力CP2−Pt)CT汁J

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、放電管とこの放電管に接続した循環経路との中で炭
    酸ガスレーザ媒質を高速に循環させながら、前記炭酸ガ
    スレーザ媒質を前記放電管内で放電励起してレーザ発振
    させ、レーザ光を部分透過鏡より取出すCO_2レーザ
    装置であつて、前記部分透過鏡およびこれに対向する終
    端位置の終段鏡の少なくとも一方の有効径をレーザ光の
    シングルモード化に必要な有効径と同一にし、かつ前記
    放電管の管径を前記有効径よりも大きくして放電管と循
    環経路との間のガス流路抵抗を小さくしたCO_2レー
    ザ装置。 2、放電管とこの放電管に接続した循環経路との中で炭
    酸ガスレーザ媒質を高速に循環させながら、前記炭酸ガ
    スレーザ媒質を前記放電管内で放電励起してレーザ発振
    させ、レーザ光を部分透過鏡より取出すCO_2レーザ
    装置であって、前記部分透過鏡とこれに対向する終端位
    置の終段鏡との間に、シングルモード化に必要な有効径
    と同径の孔部を有する瀬切り部材を配設し、かつ前記放
    電管の管径を前記有効径よりも大きくして放電管と循環
    経路との間のガス流路抵抗を小さくしたCO_2レーザ
    装置。
JP63158388A 1988-06-27 1988-06-27 Co▲下2▼レーザ装置 Expired - Lifetime JPH088379B2 (ja)

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JPH088379B2 JPH088379B2 (ja) 1996-01-29

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5897858U (ja) * 1981-12-24 1983-07-02 工業技術院長 レ−ザ−発振装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5897858U (ja) * 1981-12-24 1983-07-02 工業技術院長 レ−ザ−発振装置

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JPH088379B2 (ja) 1996-01-29

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