JPH03181188A - ハライド銅蒸気レーザ - 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〕 本発明はハライド銅蒸気レーザに関し、特に、高繰り返
し、高効率で、安定に発振するハライド銅蒸気レーザに
関する。

〔従来の技術〕

従来、銅蒸気を用いたレーザ発振装置は知られていた。

銅蒸気レーザからの発振波長は５１０゜６ｎｍの緑色と
５７８．２ｎｍの黄色であり、核燃料廃棄物の再処理に
おいてウランとブルトニウムの一方を第２高調波を用い
て励起して分離するビューレックス法の光源、レーザカ
ラーデイスプレーの光源（５７８，２ｎｍの光を色素で
赤色にし、５１０．６ｎｍの第２高調波を発生させそれ
を色素で青色にし、５１０．６ｎｍの緑色をそのまま用
いる。）、腎臓、肝臓、皮膚の治療用光源等として注目
されている。また、同じ波長を発振するハライド銅蒸気
レーザも知られている。特に、ハライド銅蒸気レーザは
立ち上がりの早い（５分以下）特徴を持つ。

上記のような銅蒸気レーザは、基底準位から励起準位へ
励起されたＣｕ原子が準安定準位へ遷移して上記の波長
の光を放出し、この準安定準位から無輻射でゆっくり基
底準位へ緩和し、再び励起準位へ励起されるというサイ
クルを繰り返す（セルフターミネート型）レーザで、レ
ーザ発振はパルス状になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の銅蒸気レーザは、電流の表皮効果
により発振パターンがガウス分布から外れて中心部が相
対的に弱くなると言う欠点があり、また、ハライド銅蒸
気レーザは、放電が不安定で、効率が上がらず、また高
出力を出せない等の問題があった。特に、ハライド銅蒸
気レーザについては、これらの欠点により、約１０年前
に研究がストップされていた。

したがって、本発明の目的は、このような従来の銅蒸気
レーザ装置の問題点を解決して、高繰り返し、高効率で
、高出力のレーザ光を安定にかつビーム広がり角を抑え
て発振するハライド銅蒸気レーザを提供することである
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のハライド銅蒸気レ
ーザは、放電繰り逼し周波数を２５ｋＨｚ以上にしたこ
とを特徴とするものであり、特に、上記周波数を２５ｋ
Ｈｚから４０ｋＨｚの範囲に選ぶことが望ましい。また
、ハライド銅としては、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、Ｃｕ　Ｉ
の何れかを用いることが望ましい。

〔作用〕

放電繰り返し周波数を２５ｋＨｚ以上にしたので、放電
が安定して、高効率で高出力の、しかもビーム広がり角
が小さいレーザ発振が得られる。

特に、この周波数が２５ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にあ
るときは、効率はピークを示す。

〔実施例〕

本発明のハライド銅蒸気レーザは、ＣｕＣｌ、Ｃｕ　Ｂ
　ｒ　％　Ｃｕ　Ｉ等のハライド銅を用いてレーザ発振
を行わせるものである。第１図に本発明のハライド銅蒸
気レーザの１実施例の構成を示す。上記の何れかのハラ
イド銅ｌをレーザ窓４．４を有するレーザ発振管２の内
部に封入して、レーザ発振管２の両端に取り付けた放電
電極３．３間に繰り返し高電圧を印加して放電を起こさ
せる。なお、図において、符号５は共振器用の反射鏡を
、符号６は出力鏡を示す。レーザ発振のメカニズムは、
例えばハライド銅としてＣｕＢｒを例にとると、放電電
子の衝突によりＣｕＢｒは、ＣｕＢｒ＋ｅ−Ｃｕ＋Ｂｒ
＋ｅのように解離し、続いて生じる電子との衝突で、Ｃ
ｕ＋ｅ−ＩＣｕ”　＋ｅ　（Ｃｕ”は銅の励起準位を表
す）と励起される。励起された銅原子は下准位へ遷移す
るとき、Ｃｕ”ＩＣｕ”＋ｈν（ｈνは放出エネルギを
示す。Ｃｕ”は準安定準位を表す。）と誘導放出をして
、５１０゜６ｎｍ（ｉｔｉ色光）と５７８．２ｎｍ（黄
色光）のレーザ発振を行う。

第１図に繰り返し高電圧を印加するための回路の１例を
示しである。ＤＣ電源７からの高圧電流が充電用インダ
クタンス９を介して充電用コンデンサ８に流れ込むよう
になっている。この充電用インダクタンス９は、電源７
から急激にコンデンサ８に電流が流れて電源７が破壊さ
れるのを保護するためのものである。充電用コンデンサ
８にたまった電荷を放電するように、一方の極とアース
の間にスイッチング用のサイラトロン１０が接続されお
り、サイラトロン１０のグリッドにパルス発生装置１１
からのゲートパルスが入力するように接続されている。

充電用コンデンサ８の他方の極は、レーザ発振管２の一
方の放電電極３に接続されており、レーザ発振管２の他
方の放電電極３はアースに接続されている。そして、両
数電電極間には、充電用コンデンサ８より容量の小さい
ピーキングコンデンサ１２が接続されている。上記パル
ス発生装置１１のパルス周波数は可変に調整可能になっ
ている。したがって、パルス発生装置１１からのパルス
がサイラトロン１０に入ったときのみ、充電用コンデン
サ８の一方の極からアースに電流が流れ、他方の極の反
対電荷はピーキングコンデンサ１２に流れ込む。ピーキ
ングコンデンサＩ２の作用により、その両端には昇圧さ
れた高電圧が発生して、レーザ発振管２の両放電電極３
間に放電が起こる。したがって、この放電の繰り返し周
波数は、パルス発生装置１１からのパルス周波数によっ
て決まる。

ところで、実験の結果、上記繰り返し周波数を２５ｋＨ
ｚ以上、望ましくは２５ｋＨｚ　〜４０ｋＨｚにすると
、放電が安定して、高効率で高出力の、しかもビーム広
がり角が小さいレーザ発振が得られることが判明した。

なお、効率は２５ｋＨ２〜４０ｋＨｚの範囲においてピ
ークを示す。今までは、高繰り返し周波数にすると、レ
ーザ発振管２内にハライドガスが多量に生じ、これが放
電を不安定にする要因となるので、望ましいことではな
いと考えられていた。しかしながら、実際には、周波数
を上げていくと、電流が流れやすくなり、イオン化が激
しくなって放電が安定することが分かった。また、電流
が発振管２の中心部を流れる中骨効果（ボーンエフェク
ト）により、綺麗なガウス分布のレーザ光が得られるこ
とも分かった。第２図に、Ｃｕｌについて、繰り返し周
波数をパラメータにして放電電圧に対するレーザ出力と
効率の特性を示す。この図から明らかなように、繰り返
し周波数が２５ｋＨｚ以上、望ましくは２５ｋＨｚ〜４
０ｋＨｚにおいて、高効率で高出力のレーザ発光が得ら
れることが分かる。また、第３図に、繰り返し周波数を
３０ｋＨｚ、放電電圧を１１ｋＶとして、レーザ発振管
２内の放電ガスであるネオンガス圧に対するＣｕＩとＣ
ｕＢｒのレーザ出力と効率の特性を示す。現在のところ
、最大出力１７．５Ｗ、最大効率０．７０５％、最大繰
り返し周波数４５ｋＨｚである。

〔発明の効果〕

本発明のハライド銅蒸気レーザにおいては、放電繰り返
し周波数を２５ｋＨｚ以上にしたので、放電が安定して
、高効率で高出力の、しかもビーム広がり角が小さいレ
ーザ発振が得られる。特に、この周波数が２５ｋＨｚ〜
４０ｋＨｚの範囲にあるときは、効率はピークを示す。

そして、上記周波数が２５ｋＨｚ以上において、今後さ
らに大出力化が期待され、核燃料廃棄物の再処理におけ
るビューレックス法の光源、レーザカラーデイスプレー
の光源、腎臓、肝臓、皮膚の治療用光源等として有用な
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハライド銅蒸気レーザの１実施例の構
成を示すための図、第２図はＣｕｒについての繰り返し
周波数をパラメータにして放電電圧に対するレーザ出力
と効率の特性を示す図、第３図はレーザ発振管内のネオ
ンガス圧に対するＣｕＩとＣｕＢｒのレーザ出力と効率
の特性を示す図である。 １・・・ハライド銅、２・・・レーザ発振管、３・・・
放電電極、４・・・レーザ窓、５・・・反射鏡、６・・
・出力鏡、７・・・ＤＣ電源、８・・・充電用コンデン
サ、９・・・充電用インダクタンス、１０・・・サイラ
トロン、１１・・・パルス発生装置、１２・・・ピーキ
ングコンデンサ出 願 人 動力炉・核燃料開発事業団

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハライド銅を用いた銅蒸気レーザにおいて、放電
   繰り返し周波数を２５ｋＨｚ以上にしたことを特徴とす
   るハライド銅蒸気レーザ。
2. （２）ハライド銅としてＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩの
   何れかを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の
   ハライド銅蒸気レーザ。