JPH0276277A - Microwave laser device - Google Patents

Microwave laser device

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Publication number
JPH0276277A
JPH0276277A JP22633588A JP22633588A JPH0276277A JP H0276277 A JPH0276277 A JP H0276277A JP 22633588 A JP22633588 A JP 22633588A JP 22633588 A JP22633588 A JP 22633588A JP H0276277 A JPH0276277 A JP H0276277A
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JP
Japan
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microwave
discharge
magnetic field
laser
discharge section
Prior art date
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Application number
JP22633588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideomi Takahashi
秀臣 高橋
Satoru Yagiu
悟 柳父
Toru Tamagawa
徹 玉川
Eiji Kaneko
英治 金子
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0276277A publication Critical patent/JPH0276277A/en
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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
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0975Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation

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

Abstract

PURPOSE:To achieve a uniform glow discharge under normal gas pressure by making the direction of flow of a laser medium gas in a discharge part to be equal to that of propagation of microwave, by providing a preliminary part at the upstream of the discharge part, and then providing a magnetic field producing means for producing magnetic field which crosses the direction of propagation of microwave at right angle at the outside of the discharge part. CONSTITUTION:A magnet for preliminary ionization (preliminary ionization part) 10 is provided at the outside of a waveguide 16 in the upstream part of a discharge part 7, a magnetic field crossing the microwave electric field at right angle is formed, a preliminary glow is formed, and an electronic density exceeding at least 10 ion pair/cm<2> is formed. Also, a microwave power supply 13 for supplying a microwave 12 to the waveguide 16 through a waveguiding part 14 is provided at the upstream side of the waveguide 16. Also, a magnet for producing magnetic field (magnetic-field producing means) 17 is provided at the outside of the waveguide 16 of the discharge part 7 to form a magnetic field crossing the direction of propagation of the microwave 12. It allows energy of microwave to be effectively impregnated into the discharge part 7, thus forming a uniform glow discharge at normal gas pressure without changing pressure.

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、放電励起レーザ装置に関し、特にマイクロ波
放電励起を行う大出力のコンパクトなマイクロ波レーザ
装置に係るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a discharge-excited laser device, and particularly to a high-output, compact microwave laser device that performs microwave discharge excitation. .

(従来の技術) 一般にレーザ発掘を得るためには、レーザts質中で空
間的に均一な放電の発生を必要とするが、この条件は、
特にマイクロ波を放電励起に用いる場合に重要となる。
(Prior Art) Generally, in order to obtain laser excavation, it is necessary to generate a spatially uniform discharge in the laser beam, and this condition is
This is particularly important when microwaves are used for discharge excitation.

即ち、マイクロ波を通常のレーザ発掘で用いられる圧力
(20〜200Torr )で用いると、マイクロ波が
放電部に入射する入口付近に放電が集中的に生じる。従
って、この部分に高密度のプラズマが形成され、インピ
ーダンスがこの部分で極端に低下する。その結果、入射
マイクロ波は、放電部に入った途端に、はとんど100
%が反射されてしまい、放電空間に有効に電気入力が供
給されないことになる。
That is, when microwaves are used at a pressure (20 to 200 Torr) used in normal laser excavation, discharge occurs intensively near the entrance where the microwaves enter the discharge section. Therefore, high-density plasma is formed in this portion, and impedance is extremely reduced in this portion. As a result, as soon as the incident microwave enters the discharge part, it becomes almost 100%
% will be reflected and no electrical input will be effectively supplied to the discharge space.

この対策として、例えば文献(AI)E)li、 ph
ys、 Lett、、 37(8)、 p673(19
80) )によれば、第3図に示すようなものが存在し
ている。第3図において、レーザ・ガス21は上部入口
22より高圧で供給され、誘電体で構成されたノズル2
3を通過すると共に高速となりガス圧力が低下する。
As a countermeasure for this, for example, literature (AI) E) li, ph
ys, Lett, 37(8), p673(19
80)), there exists something like the one shown in Figure 3. In FIG. 3, laser gas 21 is supplied at high pressure from an upper inlet 22, and passes through a nozzle 2 made of a dielectric material.
3, the speed increases and the gas pressure decreases.

一方、マイクロ波24は図中左側より導波管25によっ
て供給され、マイクロ波を透過する圧力隔壁26を通し
てレーザ放電部31に供給される。
On the other hand, the microwave 24 is supplied from the left side in the figure by a waveguide 25, and is supplied to the laser discharge section 31 through a pressure partition 26 that transmits the microwave.

レーザ放電部31の空間27は高圧力であるから、ここ
では放電は発生しない。レーザ・ガス21は既に述べた
ようにノズル23において加速され、ガス圧力が低下す
るので、ノズル23の下流にマイクロ波放電28が発生
する。ここでの放電は低ガス圧中での放電であるから−
様となり、下流側に構成した光共振器29により、マイ
クロ波で励起されたレーザ・ガス中を通るレーザ光が増
幅発掘される。排出ガス30は真空ポンプにより図中右
側に排出されている。
Since the space 27 of the laser discharge section 31 is under high pressure, no discharge occurs here. The laser gas 21 is accelerated at the nozzle 23 as already mentioned and the gas pressure is reduced so that a microwave discharge 28 is generated downstream of the nozzle 23. Since the discharge here is a discharge in a low gas pressure -
The laser beam excited by the microwave and passing through the laser gas is amplified and excavated by the optical resonator 29 configured on the downstream side. The exhaust gas 30 is discharged to the right side in the figure by a vacuum pump.

(発明が解決しようとする課題) ところで、以上の方式の最大の欠点はノズル23を通し
て断熱彫版させるために、レーザ・ガス21の全量を排
気する真空ポンプが必要となることである。この場合、
真空ポンプの排気のためには多大な動力を要し、この結
果、装置全体としてのレーザ発振効率が極端に低下して
しまう。
(Problem to be Solved by the Invention) By the way, the biggest drawback of the above method is that a vacuum pump is required to exhaust the entire amount of laser gas 21 in order to perform heat-insulating engraving through the nozzle 23. in this case,
A large amount of power is required to exhaust the vacuum pump, and as a result, the laser oscillation efficiency of the entire device is extremely reduced.

従って、上記の方式のように、ガス圧力を大ぎく変化さ
せる構成は好ましくなく、通常のレーザと同じ運転条件
で作動し得るマイクロ波励起レーザの開発が望まれてい
た。
Therefore, a configuration in which the gas pressure is greatly changed as in the above system is not preferable, and it has been desired to develop a microwave-excited laser that can operate under the same operating conditions as a normal laser.

本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
提案されたものであり、その目的は、ガス圧力を大きく
変化させることなく、通常のガス圧力(20〜200T
orr )で−様なグロー放電が可能であるような、総
合効率のよい、コンパクトなマイクロ波レーザ装置を提
供することである。
The present invention was proposed to solve the problems of the prior art, and its purpose is to maintain normal gas pressure (20 to 200 T) without significantly changing the gas pressure.
It is an object of the present invention to provide a compact microwave laser device with good overall efficiency and capable of generating a glow discharge of - orr ).

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明のマイクロ波レーザ装置は、放電部におけるレー
ザ媒質ガスの流れ方向と、マイクロ波の伝播方向とを同
一とし、且つ放電部の上流部に予備電離部を設け、さら
に、放電部の外部には、マイクロ波の伝播方向と垂直す
る磁界または平行な磁界を発生させる磁界発生手段を配
設したことを構成の特徴としている。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The microwave laser device of the present invention has a configuration in which the flow direction of the laser medium gas in the discharge section and the propagation direction of the microwave are the same, and the upstream section of the discharge section The structure is characterized in that a preliminary ionization section is provided in the discharge section, and a magnetic field generating means for generating a magnetic field perpendicular to or parallel to the propagation direction of the microwave is disposed outside the discharge section.

(作用) 以上のような構成を有する本発明においては、マイクロ
波が放電部に供給されると、放電部は、予備電離部によ
って−様に電@されており、空間抵抗が低くなっている
か、直ちに−様な電離が進行して空間抵抗値が低下し、
入射空間のインピーダンスとマツチングできるようにな
っているので、マイクロ波エネルギーがここで有効に消
費される。
(Function) In the present invention having the above configuration, when microwaves are supplied to the discharge section, the discharge section is electrified in a negative manner by the pre-ionization section, and the spatial resistance is low. , --like ionization immediately progresses and the spatial resistance value decreases,
Since it is possible to match the impedance of the incident space, microwave energy is effectively consumed here.

また、放電が通常の絶縁破壊電圧よりはるかに低い、放
電維持電圧程度で生じるから、安定且つ−様なグロー放
電が放電部に形成され、レーザ・ガスの最適励起が可能
となる。
Furthermore, since the discharge occurs at a discharge sustaining voltage, which is much lower than the normal dielectric breakdown voltage, a stable and -like glow discharge is formed in the discharge section, making it possible to optimally excite the laser gas.

さらに、本発明では、放電部の外部に磁界発生手段を設
けているため、この磁界の作用により、マイクロ波の、
いわゆるカット・オフ周波数が低周波数側に移行する。
Furthermore, in the present invention, since the magnetic field generating means is provided outside the discharge section, the effect of the magnetic field causes the microwave to
The so-called cut-off frequency shifts to the lower frequency side.

従って、マイクロ波は高電子密度のプラズマ中を透過で
きることになるので、安定な一様放電が可能となる。
Therefore, since microwaves can pass through plasma with high electron density, stable uniform discharge is possible.

加えて、本発明では、全放電エネルギーに比較して、予
備電離エネルギーが小さくて済むため、エネルギー効率
が良好となる。特に、マイクロ波用の予備電離電源では
、−度、−様な予備電離を行ってマイクロ波を均等に点
弧させておけば、後は壁などへの拡散による消失弁を補
充するだけで良いため、この点でも予備電離エネルギー
を低減できる。
In addition, in the present invention, the preliminary ionization energy is small compared to the total discharge energy, resulting in good energy efficiency. In particular, with pre-ionization power sources for microwaves, if you perform pre-ionization at -degrees and -degrees to ignite the microwaves evenly, all you need to do is replenish the vanishing valve by diffusion into walls, etc. Therefore, the pre-ionization energy can be reduced in this respect as well.

(実施例) 以下に、以上説明したような、本発明によるマイクロ波
レーザ装置の一実施例を第1図に従って具体的に説明す
る。
(Embodiment) An embodiment of the microwave laser device according to the present invention as described above will be specifically described below with reference to FIG.

第1図において、1は真空容器を成す石英製レーザ放電
管であり、真空排気ポンプ2によってバルブ3を介して
真空に排気されるようになっている。真空に排気された
後、バルブ3は閉じられ、バルブ4が開けられて、レー
ザ・ガス・ボンベ5よりレーザ・ガスがこの真空容器内
に注入され、一定圧力(例えば50Torr)まで注入
された後、バルブ4が閉じられるようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a quartz laser discharge tube forming a vacuum vessel, which is evacuated to vacuum via a valve 3 by an evacuation pump 2. After being evacuated to vacuum, valve 3 is closed, valve 4 is opened, and laser gas is injected into this vacuum container from laser gas cylinder 5, and after being injected to a constant pressure (for example, 50 Torr). , valve 4 is closed.

この場合、バルブ3,4は、第1図中破線で示すように
、通常はレーザ・ガス制御器6によって制御されており
、このバルブ制御によって注入と排気が交互または連続
的に行なわれることにより1、レーザ放電管1内のレー
ザ・ガスが常時少量ずつ入替えられるようになっている
。レーザ放電管1内の放電部7では電界がその前後に比
較して高くなるように導波管16の上流側がテーパ形状
とされている。
In this case, the valves 3 and 4 are normally controlled by a laser gas controller 6, as shown by broken lines in FIG. 1, and injection and exhaust are performed alternately or continuously by this valve control. 1. The laser gas inside the laser discharge tube 1 is constantly replaced in small amounts. In the discharge section 7 in the laser discharge tube 1, the upstream side of the waveguide 16 is tapered so that the electric field is higher than that before and after the discharge section 7.

レーザ・ガスは、ルーツ・ブロワ8によって循環さIる
ようになっている。この場合、放電部7から送り出され
たガスはマイクロ波放電による加熱効果により高温とな
るので、ルーツ・ブロワ8の前後に設けられた熱交換器
9a、9bにより冷却されるようになっている。
The laser gas is circulated by a Roots blower 8. In this case, the gas sent out from the discharge section 7 has a high temperature due to the heating effect of the microwave discharge, so it is cooled by heat exchangers 9a and 9b provided before and after the Roots blower 8.

そして、本実施例においては、放電部7の上流部におけ
る導波管16の外部に、予備電離用磁石(予備電離部)
10が配設されていて、これによりマイクロ波電界と直
交する磁界が形成され、予備グローが形成され、少なく
とも10イオン対/Cm3以上の電子密度が形成される
ようになっている。
In this embodiment, a pre-ionization magnet (pre-ionization section) is provided outside the waveguide 16 in the upstream portion of the discharge section 7.
10 are arranged, thereby creating a magnetic field orthogonal to the microwave electric field, creating a preliminary glow, and creating an electron density of at least 10 ion pairs/Cm3.

また、導波管16の上流側には、導波部14を介して導
波管16にマイクロ波12を供給するマイクロ波電源1
3が設けられている。
Further, on the upstream side of the waveguide 16, a microwave power source 1 that supplies microwaves 12 to the waveguide 16 via the waveguide section 14 is provided.
3 is provided.

さらに、放電部7の外部には、一対のミラー15a、1
5bで構成された光共振器15が配置されている。
Furthermore, a pair of mirrors 15a, 1
An optical resonator 15 made up of 5b is arranged.

加えて、本実施例においては、放電部7め導波管16の
外部に磁界発生用磁石(磁界発生手段)17が配設され
、マイクロ波12の伝播方向と直交する磁界を形成する
ようになっている。
In addition, in this embodiment, a magnetic field generating magnet (magnetic field generating means) 17 is disposed outside the waveguide 16 of the discharge section 7 to form a magnetic field perpendicular to the propagation direction of the microwave 12. It has become.

以上のような構成を有する本実施例のマイクロ波レーザ
装置においては、放電部7の上流の予備電離用磁石10
にてマイクロ波電界と直交する磁界が形成されているの
、第2図に示すように、マイクロ波放電開始電圧が低下
し、予備グローが形成される。この場合、予備グローで
は少なくとも10イオン対/Cm3以上の電子密度が形
成されるので、放電部7に+イクロ波が入射すると、そ
の電界が放電維持電圧程度であっても、速やかに電離が
進行し、−様なマイクロ波グロー放電が放電部7に成立
する。
In the microwave laser device of this embodiment having the above configuration, the preliminary ionization magnet 10 upstream of the discharge section 7
When a magnetic field perpendicular to the microwave electric field is formed, the microwave discharge starting voltage decreases and a preliminary glow is formed, as shown in FIG. In this case, an electron density of at least 10 ion pairs/Cm3 is formed in the preliminary glow, so when the + microwave is incident on the discharge section 7, ionization progresses quickly even if the electric field is about the discharge sustaining voltage. However, --like microwave glow discharge is generated in the discharge section 7.

即ち、本実施例では、マイクロ波12の電界強度を、予
備電離がない場合に、放電部7にグロー放電を発生させ
ない程度に低くできるため、放電部7の入日付近に強力
な放電を形成させるような不都合を生じることはない。
That is, in this embodiment, the electric field strength of the microwave 12 can be made low enough to prevent glow discharge from occurring in the discharge section 7 when there is no pre-ionization, so that a strong discharge is formed near sunset in the discharge section 7. This will not cause any inconvenience.

この場合、放電部7の放電時抵抗値を、マイクロ波電源
13と放電部7とを結合する導波部14の特性インピー
ダンスに等しいか、これに近い値に低く調整できるので
、入射マイクロ波12が放電部7の入口付近で反射され
ることは僅かであり、マイクロ波エネルギーのほとんど
が放電部に注入される。そして、このように放電部7に
効率良く注入されたマイクロ波エネルギーによって、予
備電離されたレーザ・ガスの電離がざらに進行し、発生
したイオン及び電子はレーザ・ガスの流れによって、下
流に送り出されるため、放電管内において−様な放電が
行われる。なお、励起されたレーザ・ガスは光共振器1
5によってレーザ光を増幅発振させる。
In this case, the resistance value of the discharge section 7 during discharge can be adjusted to a value equal to or close to the characteristic impedance of the waveguide section 14 that couples the microwave power source 13 and the discharge section 7, so that the incident microwave 12 Very little of the microwave energy is reflected near the entrance of the discharge section 7, and most of the microwave energy is injected into the discharge section. Then, due to the microwave energy efficiently injected into the discharge section 7 in this way, the ionization of the pre-ionized laser gas progresses roughly, and the generated ions and electrons are sent downstream by the flow of the laser gas. As a result, a -like discharge occurs within the discharge tube. Note that the excited laser gas is in the optical resonator 1.
5, the laser beam is amplified and oscillated.

さらに、本実施例では、放電部7の外部に設けた磁界発
生用磁石17により、放−型部7においても、マイクロ
波電界と直交する磁界が形成されているので、−層安定
且つ−様な放電を形成できる。
Furthermore, in this embodiment, a magnetic field perpendicular to the microwave electric field is generated also in the discharge mold part 7 by the magnetic field generating magnet 17 provided outside the discharge part 7, so that the layer is stable and flexible. A discharge can be formed.

即ち、プラズマ物理学の入門書「内田訳「プラズマ物理
入門」」によると、電子質量m、電荷F、電子密度nと
した場合にプラズマ周波数ωpがωp=(4πne/m
) で与えられている。プラズマ周波数ωpより低い周波数
のマイクロ波はプラズマ中を伝播できないことがわかっ
ている。
That is, according to the introductory book on plasma physics, ``Introduction to Plasma Physics'' translated by Uchida, when electron mass m, charge F, and electron density n, the plasma frequency ωp is ωp = (4πne/m
) is given by. It is known that microwaves with a frequency lower than the plasma frequency ωp cannot propagate in the plasma.

ここに、磁界Bが存在した場合、サイクロトロン周波数
ωGは ωc = e B/m と定義される。このサイクロトロン周波数ωCを用いて
、共鳴周波数ωhにつのカットオフ周波数ωR1ωLが
次式で与えられる。
Here, when a magnetic field B exists, the cyclotron frequency ωG is defined as ωc = e B/m. Using this cyclotron frequency ωC, a cutoff frequency ωR1ωL equal to the resonance frequency ωh is given by the following equation.

ωh−LT筐;7下 ωR=[ωc+(ωc+4ωp) ]/2ωL=[−ω
c+(ωc+4ωp)]/2マイクロ波周波数ωに対す
る位相速度Vφを前記の入門書に従って描くと、第3図
に示すようになる。第3図より、プラズマ密度n、磁界
Bを固定した場合、図中斜線を施した周波数ω=Oから
ωLまではマイクロ波はプラズマ中を透過できない。周
波数ωが01以上となるとマイクロ波はプラズマ中を透
過できるようになり、共鳴周波数ωhまでマイクロ波は
プラズマ中を透過する。この領域では、ωがωpより小
ざいか大きいかにより、マイクロ波は速度Cより早く、
或いは遅く伝わり、第3図かられかるように、ω=ωp
ではマイクロ波は速度Cで伝わる。周波数ωがωhを越
えると再びマイクロ波はωRまで伝播できなくなり、ω
Rを越えると全て伝播領域となる。
ωh-LT case; 7 lower ωR=[ωc+(ωc+4ωp)]/2ωL=[-ω
c+(ωc+4ωp)]/2 When the phase velocity Vφ with respect to the microwave frequency ω is drawn according to the above-mentioned introductory book, it becomes as shown in FIG. From FIG. 3, when the plasma density n and the magnetic field B are fixed, microwaves cannot pass through the plasma at frequencies ω=O to ωL, which are shaded in the figure. When the frequency ω becomes 01 or more, the microwave can pass through the plasma, and the microwave can pass through the plasma up to the resonance frequency ωh. In this region, depending on whether ω is smaller or larger than ωp, the microwave speed is faster than C,
Or it may propagate slowly, and as seen from Figure 3, ω=ωp
Then microwaves propagate at a speed C. When the frequency ω exceeds ωh, the microwave cannot propagate up to ωR again, and ω
Everything beyond R becomes a propagation region.

このように、磁界の作用により、マイクロ波周波数ωが
プラズマ周波数ωp以下でも、磁界の作用により、01
以上の周波数はプラズマ中を伝播できるため、安定且つ
−様な放電が可能となることがわかる。
In this way, even if the microwave frequency ω is lower than the plasma frequency ωp, due to the action of the magnetic field, 01
It can be seen that since the above frequencies can propagate in the plasma, stable and negative-like discharge is possible.

以上のように、本実施例においては、マイクロ波のエネ
ルギーが効果的に放電部7に注入されるので、−様なグ
ロー放電となり、効果的なレーザ光の増幅発掘が行なわ
れることがわかる。また、予備電離においては、単に放
電部に適当な空間電荷(例えば10イオン対/cm)を
形成させれば良いから、全放電エネルギーに比較して、
予備電離エネルギーは小さく、また、予備電離用の特別
な電源を必要としないため、エネルギー効率の良好なマ
イクロ波レーザ装置となる。
As described above, it can be seen that in this embodiment, microwave energy is effectively injected into the discharge section 7, resulting in a --like glow discharge, and effective amplification and excavation of laser light is performed. In addition, in pre-ionization, it is sufficient to simply form an appropriate space charge (for example, 10 ion pairs/cm) in the discharge area, so compared to the total discharge energy,
The pre-ionization energy is small and a special power source for pre-ionization is not required, resulting in a microwave laser device with good energy efficiency.

特に、マイクロ波の特徴として、空間電荷は放電空間に
トラップされるので、直流または交流の通常のレーザと
違って、電子を供給するための陰極降下部が不要となり
、放電によるレーザ光励起の効率が高くなるため、予備
電離エネルギーをさらに低減できる利点もある。即ち、
前述の通り、予備電離用のパルス電源11では、−度、
−様な予備電離を行ってマイクロ波を均等に点弧させて
おけば、後は壁などへの拡散による消失弁を補充するだ
けで良いので、予備電離エネルギーは僅かなエネルギー
で充分である。
In particular, a feature of microwaves is that space charges are trapped in the discharge space, so unlike normal DC or AC lasers, there is no need for a cathode fall section to supply electrons, which improves the efficiency of laser light excitation by discharge. There is also the advantage that the pre-ionization energy can be further reduced. That is,
As mentioned above, in the pulse power source 11 for pre-ionization, - degrees,
- If pre-ionization is performed to ignite the microwaves evenly, all that is needed is to replenish the extinction valve by diffusion into walls, etc., so a small amount of pre-ionization energy is sufficient.

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく
、磁界発生手段の構成は適宜選択可能であり、例えば、
第4図に示すような実施例が可能で在る。第4図の実施
例は、レーザ放電管1の外部に配設した磁界発生用磁石
17を角度θだけ傾斜させて、下流に向かって磁石17
の配置間隔を狭めたものである。このような構成の本実
施例では、放電部7の下流に向かう程磁界が強くなって
いるため、マイクロ波12が入射し、放電で減衰してい
くにつれて放電電圧が下がり、より一様な電子密度が得
られる。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and the configuration of the magnetic field generating means can be selected as appropriate. For example,
An embodiment as shown in FIG. 4 is possible. In the embodiment shown in FIG. 4, the magnetic field generating magnet 17 disposed outside the laser discharge tube 1 is tilted by an angle θ, and the magnet 17 is directed downstream.
The spacing between the two is narrowed. In this embodiment with such a configuration, the magnetic field becomes stronger toward the downstream of the discharge section 7, so as the microwave 12 is incident and attenuated by the discharge, the discharge voltage decreases, and the electrons are more uniformly distributed. Density is obtained.

さらに、磁界発生用磁石17を使用する代りに、放電部
7の外部にコイルを配設するなどして、マイクロ波伝播
方向の磁界を発生させるように構成することも同様に可
能であり、同様の作用を得られる。
Furthermore, instead of using the magnetic field generating magnet 17, it is also possible to arrange a coil outside the discharge section 7 to generate a magnetic field in the microwave propagation direction, and the same can be done. You can get the effect of

[発明の効果] このように、本発明においては、放電部の上流に予備電
離部を設けるという簡単な構成により、マイクロ波のエ
ネルギーを効果的に放電部に注入でき、圧力を変えるこ
となく通常のガス圧力(20〜200Torr )で−
様なグロー放電を形成できるので、効果的なレーザ光の
増幅発掘を行うことができ、総合効率が良好で、コンパ
クトなマイクロ波レーザ装置を得られる。
[Effects of the Invention] As described above, in the present invention, microwave energy can be effectively injected into the discharge part by providing a pre-ionization part upstream of the discharge part, and it is possible to inject the microwave energy into the discharge part normally without changing the pressure. At a gas pressure of (20 to 200 Torr) -
Since a glow discharge of various types can be formed, effective amplification of laser light can be performed, and a compact microwave laser device with good overall efficiency can be obtained.

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

第1図は本発明によるマイクロ波レーザ装置の一実施例
を示す断面図、第2図は磁界強度に対する放電開始電圧
特性を示す特性図、第3図はマイクロ波周波数に対する
位相速度を示すグラフ、第4図は本発明の他の実施例の
放電部を示す断面図、第5図は従来のマイクロ波レーザ
装置の主要部を示す断面図である。 1・・・レーザ放電管、2・・・真空排気ポンプ、3゜
4・・・バルブ、5・・・レーザ・ガス・ボンベ、6・
・・ガス制御器、7・・・放電部、8・・・ルーツ・ブ
ロワ、9a、9b・・・熱交換器、10・・・予備電離
用磁石、11・・・パルス電源、12・・・マイクロ波
、13・・・マイクロ波電源、14・・・導波部、15
・・・光共振器、15a、15b・・・ミラー、16・
・・導波管、17・・・磁界発生用磁石。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a microwave laser device according to the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing discharge starting voltage characteristics with respect to magnetic field strength, and FIG. 3 is a graph showing phase velocity with respect to microwave frequency. FIG. 4 is a sectional view showing a discharge section of another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view showing the main parts of a conventional microwave laser device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Laser discharge tube, 2...Evacuation pump, 3゜4...Valve, 5...Laser gas cylinder, 6...
...Gas controller, 7...Discharge unit, 8...Roots blower, 9a, 9b...Heat exchanger, 10...Preliminary ionization magnet, 11...Pulse power supply, 12...・Microwave, 13...Microwave power supply, 14...Wave guide, 15
... Optical resonator, 15a, 15b... Mirror, 16.
... Waveguide, 17... Magnet for generating magnetic field.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 真空容器内にレーザ媒質ガスを低ガス圧で封入し、この
ガスを、送風機により、熱交換器を介して放電部に循環
させ、この放電部に外部のマイクロ波電源よりマイクロ
波を供給して放電させてレーザ媒質ガスを励起するマイ
クロ波レーザ装置において、 前記放電部におけるレーザ媒質ガスの流れ方向と、マイ
クロ波の伝播方向とが同一とされ、且つ放電部の上流部
に予備電離部が配設され、 さらに、放電部の外部には、マイクロ波の伝播方向と直
交する磁界または平行な磁界を発生させる磁界発生手段
が配設されたことを特徴とするマイクロ波レーザ装置。
[Claims] Laser medium gas is sealed in a vacuum container at low gas pressure, and this gas is circulated by a blower to a discharge section via a heat exchanger, and this discharge section is supplied with an external microwave power source. In a microwave laser device that excites a laser medium gas by supplying microwaves and causing a discharge, the flow direction of the laser medium gas in the discharge section and the propagation direction of the microwave are the same, and the upstream section of the discharge section A microwave laser characterized in that a pre-ionization section is disposed at the discharge section, and a magnetic field generating means for generating a magnetic field perpendicular to or parallel to the microwave propagation direction is disposed outside the discharge section. Device.
JP22633588A 1988-09-12 1988-09-12 Microwave laser device Pending JPH0276277A (en)

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