JPH0318078A - 金属蒸気レーザ - 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］ この発明は、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザなと、サイク
リックレーザに属する金属蒸気レーザに関するものであ
る． ［従来の技術］ 第６図は、例えば「レーザー研究」、昭和５６年３月号
、第６０頁〜第６６頁に記載されている「銅蒸気レーザ
ーの製作」に示されている従来の銅蒸気レーザ装置の構
戒を示す図である．図において、放電開１００は、ガス
放電を生じさせる対向する電極１、銅蒸気を発生する銅
粒子３が配置された内管２、外筒４、上記ｔｆｌＩ１で
生じた放電の熱の逃げを防ぐ断熱層５、上記１！極（１
）側に設けられているレーザ光を収り出す窓６、上記外
筒４の中間部に設けられている絶縁ブレイク７から構成
されている．第１のパルス回路２００は、放電管ｌ００
の外筒４と接続線ａを介して接続される充電用コンデン
サ８、この充電用コンデンサ８と直列に接続される充電
用リアクトル９、陽極が高圧電源１ｌの一端と接続され
、陰極が充電用リアクトル９と接続されるダイオードｌ
Ｏ、充電用リアクトル９直列に接続されるサイラ）・ロ
ン１２、上記充電用抵抗ｌ４から栴成されている．また
、高圧電源１ｌの他端は接続線ｂを介して外筒４と接続
されてい″る．さらに、サイラトロンｌ２のグリッドに
はパルス制御回路１３が接続されている． 従来の銅蒸気レーザ装置は上記のように梢成され、高圧
電源ｌ１からダイオード１０および充電用リアクトル９
を通して、がつ充電用抵抗ｌ４を通じて充電用コンデン
サ８に高圧電圧が充電される．次に、パルス制御回路工
３によって駆動されるサイラトロン１２がオンすねると
、充電用コンデンサ８に充電された高圧電圧は外筒４を
通じて対向する電極１に印加され、内管２の中にガス放
電を形成する．この内管２の中に形成された放電の熱エ
ネルギーは断熱層５によって保持されるため、内管２の
温度はｌ５００゜Ｃ程度の高温に上昇し、銅粒子３を蒸
気にすると共に内管２の中に銅蒸気を充満させる．対向
する電極１によって形戒されたガス放電により放電プラ
ズマの電子を加速し、さらに電子は内管２の中に充満さ
れた銅原子に衝突すると共に、銅原子の原子レベルを第
一共１ｊ％　＄位である上単位に励起し、準安定準位で
ある下準位へ励起される数は少ないため、反転分布が形
或される．上準位にある銅原子はレーザ発振を件って下
準位に落ち、さらに下準位から基底準位にゆっくりと１
１和する．以上の動作を数Ｋ　ＩＩ　ｚで繰り返す．レ
ーザ光は窓６を通して収り出・す．また、絶縁ブレイク
７は、上記高圧電圧を絶縁する． 下準位から基底準位への緩和は内管２の口径が小さい場
合は、内管２の壁と励起原子との衝突で行われ、内管２
の口径が大きい場合は、下準泣原子と低速電子との超弾
性街突にて行われ、その寿命は数百μｓｅｃと長い・ ［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の銅蒸気レーザ装置では、下準位から
基底型位に緩和する時間が数百μＳｅｃと非常に長いの
で、緩和が終了するのを待って次のパルスを印加すると
パルス繰り返し数が小さくなり、ま・たパルス繰り返し
数を高くするとパルス印加時の下準位の数が多くなるた
め反転分布が不完全となり銅蒸気レーザの効率が低下す
るという［１｝１題点があった． この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、各パルスの間で、下準位がら火底準位への緩和を
促逸させ、次のパルスでの反転分布をより完全なものと
することで、パルス繰り返し数が高い場合でも効率が高
い金属蒸気レーザ装置を得ることを目的とする． ［課題を解決するための千段］ この発明に係る金属蒸気レーザは、レーザ発振をさせる
主パルス発生回路と、この主パルス発生回路とは別に設
けられ、上記主パルス電圧の休止期間中に上記主パルス
と同一または反対、または両極性で複数個の発振を伴わ
ない７ｉＲ助パルス群を印加する補助電源と、上記主パ
ルス電圧と上記袖助パルス群との発生時間差を規定する
ｌ・リガ発生回路とを備えてなるものである． ［作用］ この発明においては、主パルス発生回路から洪給される
パルスとパルスとの間に補助電源から発生されるパルス
電圧を印加し、下準位原子と低速電子との超弾性衝突を
強制的に生じさせ、その結果、下準位原子の緩和が促進
され、主パルス発生回路からパルスが印加それる場合に
反転分布がより完全なものとなり、高い繰り返しにおい
てもレーザ効率の低下を招かない． ［実施例コ 第１図はこの発明の一実施例による銅蒸気レーザ装置の
横成を示すブロック図である．図において、放電管（１
００）　、主パルス発生回路（２００）パルス制御回路
（ｌ３）は、従来のものと同様である．トリガ発生回路
（ｌ５〉は、パルス制御回路（ｌ３）の出力信号を入力
として取り込み、主パルス発生時刻を基準に所定時刻に
トリガパルスを発生させるものである．袖助電源（１６
）はトリガ発生回路（１５）の出力信号を入力として収
り込み、放電管（１００）に、主パルスの休止期間中に
、主パルスと同〜または反対、または双極性の複数個の
パルスを、所定時刻に発生させる． 第２図は第１図の補助電源（ｌ６）の詳細回路を示す図
である．図において、接続線ａは、フィルタリアクトル
（ｌ７）を介して、トランス（ｌ８）の二次測の一端と
接続されるとともに、接続線（１）とは、上記のトラン
ス（ｌ８）の二次側の他端と接続されている．フィルタ
コンデンサ（１９〉は、フィルタリアクトル（１７）と
直列に接続され、このフィルタコンデンサ（ｌ９）とフ
ィルタリアクトル（ｌ７）とで保護回路（２０）が構成
されている．上記トランス（ｌ８）の一次側は、直流電
流（２１）と、トランジスタなどの自己消弧型のスイッ
チ（２２ａ）、（２２ｂ）、（２２ｃ）、（２２ｄ）ダ
イオード（２３ａ）、（２３ｂ）．　（２３ｃ）、（２
３ｄ）に接続されている．また（２４）、（２５）はそ
れぞれ第１のスイッチ回路、第２のスイッチ回路であり
、ともにトリガ発生回路（１５）の出力信号線Ｃから入
力信号を得て、それぞれ（２２ａ），（２２ｄ）および
（２２ｂ）、（２２ｃ）にスイッチＯＮ、ＯＦＦの信号
を送出する．なお、ダイオード（２３ａ）〜（２３ｄ）
は、スイッチ（２２ａ）〜（２２ｄ）のＯＦＦ時に逆方
向過電圧がががらないようにするためのものである． 第３図は、この発明の一実施例による銅蒸気レーザ装置
の放電管（１００）に印加される電圧Ｖａｂを表すタイ
ムチャートを示す図である． 上記のように構成された銅蒸気レーザ装置において、パ
ルス制御回路（ｌ３）から出力された出力信号を受けて
、第１のスイッチ回路（２４）、第２のスイッチ回路（
２５）が、それぞれスイッチ（２２ｂ）　（２２ｃ）お
よび（２２ａ）．　（２２ｄ＞に、主パルスの発生時刻
ｔｏから所定の時間差だけ遅れてスイッチＯＮ、ＯＦＦ
の信号を送出する． たとえば、第１のスイッチ回路（２４）からスイッチ（
２２ｂ），（２２ｃ）にスイッチＯＮの信号が、また、
第２のスイッチ回路（２５）から、スイッチ（２２ａ）
　（２２ｄ）にスイッチＯＦＦの信号が送出されている
とき、補助電源（１６）の出力は、接続線ｂが正、接続
線ａが負の極性の電圧となる．逆に、第１のスイッチ回
路（２４）からスイッチＯＦＦ、第２のスイッチ回路（
２５〉からスイッチＯＮの信号が出ているときは、補助
電源（１６）の出力は、接続線ａが正、接続線ｂが負の
極性の電圧となる．従って、このようなＯＮ、ＯＦＦ信
号の送出を第１および第２のスイッチ回路（２４）．　
（２５）から交互に、時刻１，，１２　、１，　　・・
において行えば、第３図に示すような電圧波形が放電管
（１００）に印加されることになる．このような電圧波
形は主パルスと同じ繰り返し周波数で行う．フィルタク
リアクトル（１７）フィルタコンデンサ（１つ）は、主
パルス発生回路（２００）からの電圧に対しては阻止す
るように働き、補助電源（ｌ６）からの電圧に対しては
伝達するようなローバスフィルタとなっている．補助電
源からの電圧のピーク値は、直流電源（２ｌ）の電圧の
調整によって設定し、パルス幅は、第ｌおよび第２のス
イッチ回路のＯＮ、ＯＦＦ時間の調節によって変化させ
ることができる． 銅蒸気レーザ装置において、下準位原子の基底準位への
緩和は、内管２の口径が大きい場合は下準位と低速電子
との超弾性街突によって行われる．つまり、 Ｃｕ　＊　十ｅ　（ｓｌｏｗ）−＋Ｃｕ＋ｅ　（ｆａｓ
ｔ）ここで、Ｃｕ＊は下準位原子 Ｃｕは基底準位原子 ｅ　（ｓｌｏｗ）は低速電子 ｅ　（ｆａｓｔ）は高速電子 となる． 第２のパルス回路１６から印加される電圧は、銅原子を
上準位に励起しない低い電圧であるが、電子の加速は行
われるため電子と銅原子との衝突は激しくなる．その結
果、下準位原子と電子との超弾性衝突が活発になり、よ
って下準位の緩和が促進される． なお、上記実施例では、補助電源（１６）から送出され
るパルスは、双極性で、パルス波高値は単調に減少した
ものを提示したが、主パルス波形条件により、主パルス
の休止時間の放電管内におけるプラズマ現象が変化する
ので、それに応じて、パルス波高値は、第４図、第５図
に示すような漸増もしくは振動するものであっても良い
し、主パルスと同一方向のみあるいは、反対方向の極性
のみであっても、下準位原子を低速電子によって、同様
に緩和させることができる． また、上記実施例では、銅蒸気レーザ装置を例にとって
説明したが、金蒸気レーザなと下準位が準安定準位であ
るサイクリックレーザと呼ばれるものに対して、同様の
効果を奏するものである．［発明の効果］ この発明は、以上の説明の通り、主パルス発生回路とは
別に補助電源を設け、主パルスの休止期間の所定の時刻
に、複数個のパルスを放電管に供給するようにしたので
、下準位原子の緩和が促進され、主パルス発生時の反転
分布がより完全なものとなり、効率が上がるとともに、
より高繰り遅し動作も可能となるという効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による銅蒸気レーザ装置を
示す横戒図、第２図は補助電源の詳細回路図、第３図、
第４図、第５図は、放電管（１００）に印加される電圧
を表すタイムチャート図、第６図は従来の銅蒸気レーザ
装置のｍ戒を示す図である． （２００）は主パルス発生回路、（１６）は補助電源、
（１５）はトリガ発生回路． なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルス電圧を供給して発振を行わせる金属蒸気レーザに
   おいて、レーザ発振をさせる主パルス電圧を発生する主
   パルス発生回路と、この主パルス発生回路とは別に設け
   られ、上記主パルス電圧の印加後に、上記主パルスと同
   一または反対または、両極性で、複数個の発振を伴わな
   い補助パルス電圧群を印加する補助電源とを備え、上記
   主パルス電圧と上記補助パルス電圧群内の各パルス電圧
   の印加時刻を任意に設定できることを特徴とする、金属
   蒸気レーザ。