JPH0342886A - ガスレーザ管 - 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、ガスレーザ発生装置において放電部として使
用されるガスレーザ管に関するものであり、旋回流によ
り均一に放電できろように改良したものである。

〈従来の技術〉 軸流型ガスレーザ発振器としては、例えば、第４図及び
第５図に示すように、複数の導入口よりなる整流部３に
よりレーザガスを整流した後、陰極２４に導くようにし
たものが知られている（特許１３７３７９０号）。即ち
、両図に示すように、整流部３１はガス導入部２２内の
空洞部内において、円筒２３の前部外周に取り付けられ
、この空洞部はガス供給ｗ３０に連通している。ガス導
入部２２内において、整流部３１の下流側には、傾斜円
筒２８、絶縁筒２７．リング状陰＄１ｉ２４．絶縁筒２
５が順に配列しており、これらはカバー２９によりガス
導入部２２に固定されている。

整流部３１は第５図に示すように、円筒２３の外周にお
いて放射状に分割された複数の導入口よりなるものであ
り、ガス供給管３０より導入されたレーザガスは整流部
３１により平均化された後、傾斜円筒２８により内径側
に集束され陰極２４を通過する。また、陰極２４には絶
縁筒２７を介して放電管２１の一端が接続され、この絶
縁筒２７の他端にはリング状の陽極２６が装着されてい
る。

一方、他の軸流型ガスレーザ発振器としては、第６図及
び第７図に示すように、ガス導入部２２内の空洞部内に
、放電管２１と同軸に円筒３３を設けて、この円筒３３
に軸芯方向に対して所定の角度のスリット３４を設けた
ものも知られている（特開昭５９−５６７８２号）。こ
のようにすることにより、ガス供給’ｌｌ’３０より導
入されたレーザガスはスリット３４を通過する際、旋回
流となって陰＄１ｉ２４を通過することとなる。

上記の技術はいずれも、ガスの流れを安定させ、陰極２
４から放電管２１内を経て、陽極２６に至る放電を安定
かつ均一にすることが目的である。

軸流型ガスレーザ発振器においては、陰極２４より放出
された電子が陰極２４と陽極２６の間の電界によって加
速され、放電管２１内を通って陽極２６に到達する。こ
の電子がレーザガスを励起し、励起されたガスがレーザ
遷移を行うとき、レーザ光を発生する。これらのレーザ
光は、図示省略した部分透過鏡、全反射鏡及び励起され
たガス、つまりレーザ媒体とで構成される光共振器内で
増幅され、かつ、光の位相が一定の関係を持つようにな
る。

放電励起ガスレーザ発振器においては、特に励起された
ガス、つまりレーザ媒体の密度分布が放電状態例えば電
子密度分布、電子温度等によって決定され、レーザ光の
強度分布ないしビームモードに影響を与える。

第４図及び第５図に示す例では、整流部３１がレーザガ
スを平均化するものの、レーザガスがその後、放電管壁
の近くを通過するため、管中央では電流密度が少なくな
ることも報告されている（レーザ研究第９巻第１号Ｐ２
１〜Ｐ３０）。そこで、陰極の下流側で過流を発生させ
て、電流密度の平均化を図る方法も提案されている。

一方、第６図、第７図に示す例では、レーザガスを適度
な旋回流とすることにより、陰１１ｉ２４から放電管２
１を経て陽１１２６に至るまでのガスの流れを安定する
ことに寄与し、またこの旋回流により、放電管中央部の
圧力を下げて、中央部の電流密度を上げることに成功し
ている。ただし、旋回流が強くなりすぎて、放電が管中
央に集中し、ビームモードを悪化させることもあり得た
。

〈発明が解決しようとする課題〉 放電管の両端にリング状電極を設けたガスレーザ管にお
いては、次の二つの機能が要求される。

（１）陰極より均一に電子が出て、陽極に均一に電子が
流れ込むこと （２）放電管内では、電子密度、電子温度が径方向に均
一であること 第１の要求に対しては、電極の材料、形状等も影響する
因子であるが、電極表面のレーザガスの流れ方が支配的
である。

例えば、陰極表面より電子を均一に放出するためにはレ
ーザガスの状態、例えば圧力。

温度等を均一にする必要がある。レーザガスを強い旋回
流とすると、旋回流でない場合に較べて、電極表面にお
いて流通を高め、流速分布を均一にするのに作用がある
。この作用によって電子放出を均一にすることができる
。

次に、第２の要求に対しては、電界とレーザガスの圧力
分布とが電子密度、電子温度の分布を決定するため、電
位分布にあわせたレーザガスの圧力分布を決める必要が
ある。

しかしながら、第１の要求によりレーザガスを強い旋回
流とすると、陰極表面においては、電子放出を均一化で
きるものの、その後放電管内においても旋回流が持続す
るために、放電管内中央の圧力が下がってしまい、中央
付近に電流が集中し均一放電ができないおそれがあった
。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、
旋回流により陰極表面の電子放出を平均化できろと共に
陰極から放電管との間で逆旋回流を形成して旋回流の一
部を相殺することにより、放電管内の旋回流を陰極通過
時よりも弱く制御することのできるガスレーザ管の提供
を目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本発明の構成は放電管の両端にそ
れぞれリング状の陽極、陰極を配設すると共に該放電管
の内部に陰極側から陽極側へと軸方向にレーザガスを流
下させることにより放電を行う軸流型ガスレーザ管にお
いて、前記放電管と前記陰極との間及び該陰極の上流側
にそれぞれ円筒を同軸に接続し、これら円筒にそれぞれ
、内周面に接する方向に形成され、かつ、相互に逆方向
の旋回流で前記レーザガスを導入するガス噴出口を設け
、該ガス噴出口にそれぞれガス供給管を連通したことを
特徴とする。

く作　　　用〉 陰極、陽極間に電圧を印加して、ガス供給管からレーザ
ガスを供給すると、まず、陰極の上流側に接続した円筒
のガス噴出口からレーザガスが旋回流となって導入され
るため、その下流の陰極表面の流速分布が均一となり、
電子放出が平均化する。その後、陰極と放電管との間に
接続された円筒のガス噴出口から、上記の旋回流とは逆
向きの旋回流としてレーザガスが導入されると、それら
の旋回流が一部打ち消し合って弱まるため、その後、下
流の放電管内で中央部の圧力が下がって電流が集中する
こともなく、均一な放電が行える。

く夾　施　例〉 以下、本発明の一実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図〜第３図に本発明の一実施例を示す。

同図に示すように本発明では、相互に逆向きの旋回流で
レーザガスを導入するものである。

即ち、ガス導入部２内の空洞１１には円筒３が設置され
ると共にこの円筒３の一端に対し、円筒７．リング状陰
極４．絶縁筒５を介して放電管１の一端が同軸に接続さ
れている。放電管１の他端は陽極６に気密に接続される
一方、円筒７．リング状陰極４．絶縁筒５を取り囲むカ
バー９がガス導入部２に気密に取り付けられている。円
筒３の先端外周には、複数の通気孔１３を有するガス流
量調整リング８が取り付けられており、このガス流量調
整リング８を介して、ガス供給部２内の空洞１１とカバ
ー９内の空間１４とが連通ずることとなる。ガス供給部
２にはガス供給管１０が接続して、空洞１１内にレーザ
ガスが供給されるので、その一部はガス流量調整リング
８を通じてカバー９内の空間１４にも流れ込むことにな
る。

第２図に示すように、円筒３には、その内周面に接する
方向に傾斜したガス噴出口１２が２か所に形成されてい
る。従って、空Ｗ４１１内に供給されたレーザガスはガ
ス噴出口１２から円筒内に旋回流となって導入されろ。

その方向は第２図中反時計回りである。

一方、第３図に示すように絶縁筒５には、その内周面に
接する方向に傾斜したガス噴出口１５が６か所に形成さ
れている。従って、カバー９内の空間１４内に供給され
たレーザガスはガス噴出口１５から絶縁筒内に旋回流と
して導入されることになる。その方向は、第３図中時計
方向である。

つまり、ガス噴出口１２．１５により導入される旋回流
の方向は相互に逆向きとなっている。

従って上記構成を有する本実施例のガスレーザ管におい
て、陰極４と陽極６との間に電圧を印加すると共に、ガ
ス供給管１０よりガスを供給すると、まず、空洞１１よ
りガス噴出口１２から円筒内に旋回流として導入される
。この旋回流は下流側の陰極表面のガス速度を高めて電
子放出を均一化するのであるが、その旋回流が持続した
ままであると放電管中央の圧力が下がって中央近傍に電
流が集中することにもなりかねない。ところが、本発明
では絶縁［５にガス噴出口１５を設けているため、空洞
１１からガス流量調整リング８を介してカバー９内の空
間１４に供給された一部のレーザガスはこのガス噴出口
１５から上記と逆方向の旋回流となって絶縁局内に導入
される。この旋回流は、上流からの旋回流と逆向きであ
るので、一部が相互に打ち消し合って弱められた状態と
なって、放電＃ｆ！１：１に流入する。このため、放電
管中央の圧力が下がりすぎることなく、全体にわたり均
一な圧力となり、均一な放電状態となる。

このように本発明では、陰極４．放電Ｉｔ１１の作用が
それぞれ最も効果的となるように、旋回流の強さを独立
的に制御するものであるので、一定の旋回流が持続する
従来に比べて。

均一な電子放出及び放電状態とすることができる。

尚、旋回流の流量あるいはその比は、ガス流量調整リン
グ８に設けられる通気孔１３の大きさと数によって任意
に決定することができるものである。

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発
明は、相互に逆向きの旋回流を陰極の上流、下流から導
入することにより、比較的強い旋回流で陰極表面の電子
放出を平均化できると共に比較的弱い旋回流とすること
により放電管中央の圧力低下を回避して均一な放電状態
とすることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるガスレーザ管の構成
図、第２図、第３図はそれぞれ第１図中のＩＩ−ＩＩ、
Ｉ−１矢視図、第４図は従来のガスレーザ管のＷＩ威図
、第５図は第４図中の■−Ｖ矢視図、第６図は従来のガ
スレーザ管の構成図、第７図は第６図中の■−■線矢視
図である。 図 面　　中、 １は放電管、 ２はガス導入部、 ３は円筒、 ４は陰極、 ５は絶縁筒、 ６は陽極、 ７は円筒、 ８はガス流量調整リング、 ９はカバー １０はガス供給管、 １１は空洞、 １２はガス噴出口、 １３は通気孔、 １４は空間、 １５はガス噴出口である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電管の両端にそれぞれリング状の陽極、陰極を配設す
   ると共に該放電管の内部に陰極側から陽極側へと軸方向
   にレーザガスを流下させることにより放電を行う軸流型
   ガスレーザ管において、前記放電管と前記陰極との間及
   び該陰極の上流側にそれぞれ円筒を同軸に接続し、これ
   ら円筒にそれぞれ、内周面に接する方向に形成され、か
   つ、相互に逆方向の旋回流で前記レーザガスを導入する
   ガス噴出口を設け、該ガス噴出口にそれぞれガス供給管
   を連通したことを特徴とするガスレーザ管。