JPH03159181A - ガスレーザ発振装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放電管を用いたガスレーザ発振装置に関し、特
に高周波励起によるガスレーザ発振装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来のガスレーザ発振装置は例えば第４図に示すように
、ガラス等の放電管１には中央部分を除いてその外周面
に密着して金属電極２．３が取付けられる。そして高周
波電源４がマツチング回路５及び高周波コンデンサから
成るバラスト抵抗６を介して金属電極２．３間に接続さ
れている。金属電極２．３間は放電管１内の放電空間７
を形成している。そして放電管ｌの両端には全反射鏡８
及び部分反射鏡９が放電空間７の両端に固定されて光共
振器を構成している。さて放電管１内のレーザガスは送
風機１０及び送気管１１によって循環するように構成さ
れる。送風機１０は放電空間７に約１００ｍ／Ｓｅｅの
速度でレーザガスを流通させるようにしている。送風機
１０の吸込口及び排出口側には上昇したレーザガスの温
度を下げるために熱交換器１２．１３が設けられている
。

さて第５図は放電空間７の放電管部分の詳細を示す図で
ある。本図において高周波電源４からの高周波電圧を放
電空間７に効率良く伝達するため、マツチング回路５に
よって高周波電源４の出力インピーダンスＺｏと負荷イ
ンピーダンス、この場合には金属電極２．３間の放電空
間７のインピーダンスＺＬとを整合させるようにしてい
る。そして高周波電源４から高周波電圧を印加すれば、
放電空間７にグロー状の放電が発生し、レーザガスはこ
の放電エネルギーを得て励起される。そして励起された
レーザガスは全反射鏡８及び部分反射鏡９によって形成
された光共振器で共振状態となって部分反射ｌ１９から
レーザビーム１４が出力される。

さて金属電極２．３間で高周波電圧を印加してレーザビ
ーム１４を得る場合、放電空間７のインピーダンスＺＬ
　　（＝ＲｊＣ）は高周波電源４がらの入力電力によっ
て変化することが知られている。第６図は負荷インピー
ダンスＺＬの実数部Ｒを実線、虚数部Ｃを破線で示して
いる。従って入力電力の相異なる値に対応して夫々最適
のマツチング定数が存在する。しかし入力電力に対して
マツチング定数を変化させることは困難であるため、第
７図に示すようにある特定の入力電力のときに反射量が
最小となって整合が取れるようにマツチング定数を決定
している。従ってその整合時以外の電力入力時には、電
源から負荷に伝わる電力（進行波）が全て負荷で消費さ
れず反射電力を発生する。そのため第４．５図に示すよ
うに高周波コンデンサであるバラスト抵抗６を設けてマ
ツチング定数に対して負荷インピーダンスの変化率が少
な（なるようにして反射電力を最小に抑えて使用してい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこのような従来のガスレーザ発振装置にお
いては、バラスト抵抗として使用する高周波コンデンサ
は高価であり、電極２，３との接続部温度は例えば１０
０°Ｃ以下でなければならず、使用環境温度が制限され
るという欠点があった。

又放電管１にはレーザガスを高速で循環させるため放電
空間７内で第８図に示すように大きな圧力変化がある。

そして高周波電圧を印加した場合には、放電開始電圧は
ガス圧力の低下に比例し、ガス圧力の低い箇所、即ち出
口部分から放電を開始する。そして印加高周波電圧が充
分でなければ放電空間全体に放電が広がらない状態で使
用することとなる。従って発振効率が低下するためラン
ニングコストが高くなることがあるという欠点があった
。

本発明はこのような従来のガスレーザ発振装置の問題点
に鑑みてなされたものであって、使用環境温度の制限を
受けることなく、入力電力が変化しても放電管内で放電
の広がりを持たせて発振効率を向上させるようにするこ
とを技術的課題とする。

□〔課題を解決するための手段〕 本発明は放電管と、放電管の両端に設けられた光共振器
と、放電管内でレーザガスを流通させるレーザガス循環
装置と、放電管の外周面に設けられた対の電極と、電極
間に高周波電圧を与えて放電させる高周波電源とを有す
るガスレーザ発振装置であって、電極は平板状電極によ
って構成し、その少なくとも一方の電極と放電管との間
隔をレーザガスの上流から下流方向に向けて大きくした
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

このような特徴を有する本発明によれば、放電管の外周
面に設けられた平板状電極の少なくとも一方はガスレー
ザの下流方向に放電管までの距離が大きくなるようにし
ている。そのため等価的にバラスト抵抗となる高周波コ
ンデンサが接続されたこととなり、入力電圧に対して負
荷インピーダンスの変化が小さくなる。又この等価的な
コンデンサは電極長方向に対して順次容量が変化してい
るため、電極長方向に放電が広がることとなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例によるガスレーザ発振装置の
一実施例を示す図である。本図において前述した従来例
と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施例においてもガラス等の誘電体により形成される
放電管１の両端には、光共振器２０を構成する全反射鏡
８及び部分反射鏡９が設けられ、送風機ｌＯと送気管１
１によって放電管１の放電空間７内でレーザガスを矢印
方向に流通させるようにしている。ここで送風機１０と
送気管１１とは、放電管１内でレーザガスを流通させる
レーザガス循環装置２１を構成している。

第２図はこの放電管１と電極２２．２３及び誘電体部分
を示す詳細図である。本実施例においては放電管１の上
下に設けられる対の電極２２．２３は平板状の電極とし
、その少なくとも一方、例えば電極２２を図示のように
レーザガスの下流方向に対して放電管１との間隔が大き
くなるように傾け、その間に誘電体２４を挿入している
。そして第２図に示すように高周波電源４よりマツチン
グ回路５を介して一対の電極２２．２３に高周波電圧を
与えている。ここで電極２２を傾けその間に誘電体２４
を挿入しているため、第３図にその等価回路を示すよう
にコンデンサ２５を接続している場合と等価となる。実
際にはコンデンサ２５は分布定数型で示されその静電容
量はレーザガスの上流から下流になるにつれて順次小さ
い値となる。従って電極部でのインピーダンスは直列に
接続される誘電体２４によるインピーダンスの影響が大
きいため、外部にバラスト抵抗を設けることなくこれと
同等の効果が得られる。即ち人力電力を変化させてもマ
ツチング回路５に対する負荷インピーダンスはあまり変
化せず、反射電力もほとんど変化しないこととなる。そ
して誘電体２４を耐熱性の高い材質、例えばＰＰＳ　（
ポリフエニレーサルファイド）とすれば、使用環境温度
に影響されることもなくなる。又誘電体２４に代えて空
気層としても同じ効果が得られることはいうまでもない
。

又放電空間７での放電は電界強度と負荷インピーダンス
の影響を大きく受け、第８図に示されるようにガスの圧
力変化がある放電管１では対向する電極２２．２３を傾
けることにより放電空間７での電界強度（Ｅ＝Ｖ／Ｌ　
：　Ｌは電極間距離）を調節できる。従って各放電管１
の長手方向で放電開始電圧が同一となるようにすれば、
電極２２゜２３の全長において均一な放電が得られ、レ
ーザ発振効率を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、放電管の外
周部に平板状の対の電極を設けることにより等価的にコ
ンデンサを形成することができ、低価格で入力電力の変
化の影響を受は難いガスレーザ発振装置を提供すること
ができる。又電極と放電管との距離をレーザガスの下流
方向に対して変化させることにより放電開始電圧を同一
にすることができ、電極全長において均一な放電特性を
得ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるガスレーザ発振装置を
示す図、第２図は本実施例の放電管部の詳細な構成を示
す断面図、第３図は本発明の放電管部の等価回路を示す
図、第４図は従来のガスレーザ発振装置を示す図、第５
図は従来の放電管部の詳細図、第６図は入力電力に対す
る負荷インピーダンスの関係を示す図、第７図は入力電
力に対する反射電力の間隔を示す図、第８図は放電管内
部のレーザガスの圧力分布を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電管と、 前記放電管の両端に設けられた光共振器と、前記放電管
   内でレーザガスを流通させるレーザガス循環装置と、 前記放電管の外周面に設けられた対の電極と、前記電極
   間に高周波電圧を与えて放電させる高周波電源とを有す
   るガスレーザ発振装置において、前記電極は平板状電極
   によって構成し、その少なくとも一方の電極と前記放電
   管との間隔を前記レーザガスの上流から下流方向に向け
   て大きくしたことを特徴とするガスレーザ発振装置。
2. （２）前記放電管と平板状電極との間に誘電体を挿入し
   たことを特徴とする請求項１記載のガスレーザ発振装置
   。