JPH0383383A - ガスレーザ装置 - 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】 〔発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば石英ブロック中に細管路を形成し、こ
の細管路中に封入したガスレーザ媒質を放電により励起
してレーザ光を発生するがスレーザ装置に関する。

（従来の技術） 一般的なガスレーザ装置には第４図乃至第７図に示され
るものがある。このガスレーザ装置の本体１は低熱膨張
率のガラスを直方体のブロックに形成したものであり、
中央部には長手方向に沿って細管路２が貫通状態に穿設
されている。上記本体１の長手方向の一端に開口された
上記細管路２の端部には高反射ミラー３が設けられ、反
射面を上記細管路２側に向け、密閉状態で接合されてい
る。また、上記本体１の長手方向の他端部に開口された
上記細管路２の端部には出力ミラー４が設けられ、反射
面を上記細管路２側に向けて密閉状態で接合されている
。これらの高反射ミラー３および出力ミラ〜４のそれぞ
れの反射面は互いに高精度の平行状態で対面され、反射
面は上記細管路２の中心にほぼ垂直に取り付けられてい
る。

そして、上記細管路２の中央部近傍の中途部には径方向
から連通された第１連通路５が形成されている。この第
１連通路５は上記本体１の一側面から上記細管路２のほ
ぼ中心に向かって穿設されており、外側端は本体１の一
側面に開口されている。この第１連通路５の外側端の開
口端部５ａには冷陰極６が設けられている。この冷陰極
６は内面が一端閉鎖型の円筒形状に形成され、この円筒
形状の円筒部６ａの他端側は円形に開口された下縁部６
ｂを形成している。そして、この下縁部６ｂが上記本体
１の一側面に対して接合されており、上記円筒部６ａは
上記第１連通路５にほぼ同心状に位置している。

また、この第１連通路５と高反射ミラー３との間に位置
する細管路２には、上記第１連通路５とほぼ平行な第２
連通路７が穿設されている。この第２連通路７もやはり
本体１の一側面から細管路２のほぼ中心に向けて穿設さ
れており、外側端部には第１陽極８が設けられている。

さらに、この第１連通路５と出力ミラー４との間に位置
する細管路２には、上記第１連通路５とほぼ平行な第３
連通路９が穿設されている。この第３連通路９もやはり
本体１の一側面から細管路２のほぼ中心に向けて穿設さ
れており、外側端部には第２陽極１０が設けられている
。

そして、上記細管路２とこれに連通された第１乃至第３
連通路５，７．９内にはガスレーザ媒質が封入されてお
り、上記冷陰極６と第１および第２陽極８，１０との間
で放電を発生するようになっている。この放電によりガ
スレーザ媒質が励起され、レーザ光を発光する。発光さ
れたレーザ光は上記高反射ミラー３と出力ミラー４との
間で複数回にわたって往復反射され、発振状態となり、
その一部がレーザ光として矢印り方向に出力される。

このようにレーザ光を出力するガスレーザ装置は上記冷
陰極６が第７図に示されるように放電を発生する。この
放電はとくに矢印Ｅで示されるように冷陰極６の下縁部
６ｂに集中しゃすい性質をもっている。これは下縁部６
ｂのエツジ状態部分において電界強度が強くなることに
起因し、ている。

また、冷陰極６を本体１に取り付ける場合には円筒部６
ａの中心を上記第１連通路５の中心に高精度で同心状に
位置させることが必要である。つまり、第１連通路５の
開口端部５ａから冷陰極６の下縁部６ｂまでの距離の短
い部分で放電の集中が発生しやすいという性質をもって
いるので、全体に等しい距離に取り付けることが必要で
あった。

上述のような理由によって放電の集中が発生すると、冷
陰極６がスパッタリング現象を発生し、封入されたガス
レーザ媒質にクリーンアップ作用が起こり、ガスレーザ
媒質が急激に減少してしまうものであり、ガスレーザ装
置の寿命を著しく短縮するという欠点があった。

さらに、放電Ｅは第１連通路５の両端部で急激に曲げら
れる構造となっているので、雑音が発生しやすいもので
あった。

（発明が解決しようとする課題） 細管路にほぼ直交する第１連通路の開口端部に設けられ
た円筒部を有する冷陰極は、細管路の中途部に設けられ
た陽極との間で放電を発生する際に、円筒部の下縁部で
放電の集中が発生しやすく、この放電の集中が生じると
冷陰極がスパッタリングしガスレーザ媒質のクリーンア
ップ作用を起こす性質をもっていた。こうした、クリー
ンアップ作用は封じ切り型のガスレーザ装置においては
、著しい寿命短縮の原因となるものであった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、冷陰
極における放電の集中を防止し、ガスレーザ媒質のクリ
ーンアップ作用を低減して寿命を長し、放電発生時の雑
音を低減できるガスレーザ装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、本体内にガスレーザ媒質が封入された細管路
を設け、この細管路の中途部にほぼ直交する方向から連
通ずる連通路を穿設し、この連通路の端部にほぼ同心状
の円筒部をもつ冷陰極を設け、上記細管路の上記連通路
から所定距ｌｌｉｔＭれた中途部に上記冷陰極との間で
放電を発生する陽極を設け、上記連通路の内径を上記冷
陰極の円筒部の内径に近い寸法まで拡大し、上記連通路
の長さを上記冷陰極の円筒部の半径以上に形成したガス
レーザ装置にある。

（作　用） 連通路の内径を冷陰極の円筒部の内径に近い寸法まで拡
大することで、放電の急激な折曲を低減できる。また、
連通路の長さを冷陰極の円筒部の半径以上に形成したこ
とで冷陰極の下縁部は上記連通路が円筒部のほぼ中心に
開口された場合と同様の放電距離となるので、この連通
路の長さによって放電の集中を減少できる。

（実施例） 本発明における第１実施例を第１図および第２図を参照
して説明するがガスレーザ装置の基本構成は上述した従
来のものと同様なので、同−構成部分に関しては同一符
号を付し、要部についてのみ新たに符号を付して説明す
る。

ガスレーザ装置の本体１４は例えば石英ガラス等の低熱
膨張の材質からなる直方体のブロックであり、この本体
１４の中央部には長手方向に沿って細管路２が貫通状態
に穿設されている。上記本体１４の長手方向の一端に開
口された上記細管路２の端部には高反射ミラーが設けら
れ、反射面を上記細管路２側に向けられ、密閉状態で接
合されている。また、上記本体１４の長手方向の他端部
に開口された上記細管路の端部には出力ミラーが設けら
れ、反射面を上記細管路２側に向けて密閉状態で接合さ
れている。これらの高反射ミラーおよび出力ミラーのそ
れぞれの反射面は互いに高精度の平行状態で対面され、
反射面は上記細管路２の中心にほぼ垂直に取り付けられ
ている。

そして、細管路２の中途部には径方向からほぼ直交する
状態に第１連通路１５が穿設されている。

この第１連通路１５は上記本体１４の一側面に一端が開
口する状態に形成されており、この開口端部１５ａには
冷陰極６が同心状に接合されている。

この冷陰極６は一端閉鎖型の円筒形状に形成され、円筒
部６ａの下縁部６ｂが上記第１連通路１５の開口部にほ
ぼ同心状に接合されている。ここで、上記第１連通路１
５の内径寸法は上記冷陰極６の円筒部６ａの内径に近い
寸法まで拡大され、第１連通路１５の内径寸法は冷陰極
６の内径寸法Ａよりもわずかに小さく形成されている。

さらに、上記第１連通路１５は上記開口端部１５ａから
細管路２に連通する接続端１５ｂまでの長さ寸法Ｂは上
記冷陰極６の内径寸法Ａの１ノ２以上の寸法で形成され
ている。つまり、第１連通路１５の長さ寸法Ｂは冷陰極
６の円筒部６ａの半径以上の寸法で形成されている。

また、上記細管路２の上記高反射ミラーと冷陰極６との
間に位置する中途部には、上記本体１４の一側面から上
記第１連通路１５にほぼ平行に図示しない第２連通路が
穿設されている。この第２連通路の外側端部には上記冷
陰極６との間で放電を発生する第１陽極が接合されてい
る。

さらに、上記細管路２２の上記出力ミラーと冷陰極６と
の間に位置する中途部には、上記本体１４の一側面から
上記第１連通路１５にほぼ平行に図示しない第３連通路
が穿設されている。この第３連通路の外側端部には上記
冷陰極６との間で放電を発生する第２陽極が接合されて
いる。

そして、上記細管路２とこれに連通ずる第１連通路１５
、および第２．第３連通路にはガスレーザ媒質が封入さ
れており、上記冷陰極６と第１陽極およびＮ２陽極との
間で放電を発生することで、ガスレーザ媒質を励起しレ
ーザ光を発光させ、このレーザ光は上記高反射ミラーと
出力ミラーとの間で複数回反射し、その一部が出力ミラ
ーを透過してレーザ光を出力するようになっている。

上述のように形成されたガスレーザ装置は従来構造のも
のに比較して第１連通路１５の内径寸法および長さ寸法
が大きく異なっており、以下のような効果を発生するも
のである。

まず、内径寸法が冷陰極６の円筒部６ａの内径に近い寸
法まで拡大して形成されていることにより、従来構造に
おいては小径寸法内を２つの陽極から過密状態で通過し
ていた放電が適度に分散されるので、冷陰極６の取り付
けの中心が多少ずれていても大きな放電集中を発生する
ことを抑制できる。つまり、従来は冷陰極６のほぼ中心
部で小径に開口されていたことで放電は中心部からのみ
発生されていたが、上述の構成によれば第１連通路１５
の周方向に沿って適度に分散され、放電の集中が低減で
きる。また、第１連通路１５の長さ寸法Ｂに加え冷陰極
６の下縁部６ｂは開口端部１５ａの縁部で遮蔽されてい
るので、放電は緩やかにカーブしてこの開口縁部１５ａ
を回り込むので、従来構造よりも長い距離をもって放電
が発生し、放電の集中は最小限に抑えることができる。

また、上述の効果により、冷陰極６の接合位置が多少ず
れても、従来構造に比較して著しく放電の集中を減少で
きる。つまり、従来は高精度の位置合わせが必要であっ
たが、上述の構造によれば、低い精度で取り付けても放
電の集中を低減できる。

また、従来構造においては連通路が小径のため放電°が
急激に屈曲して発生するので、雑音が発生しやすかった
が、上述のように第１連通路１５を冷陰極６の円筒部６
ａの内径に近い寸法まで拡大したことにより、緩やかな
カーブで放電が発生するので雑音を低減する効果がある
。

また、第１連通路１５の長さ寸法Ｂを冷陰極６の半径寸
法１／２　Ａ以上としたことにより、従来構造で冷陰極
６のほぼ中央部に連通路が開口した場合と同様の状態を
作り出すことができる。つまり、従来構造では冷陰極６
の径方向に放電距離を形成していたが、円筒部６ａの軸
方向に放電距離を形成している。このように構成するこ
とで、冷陰極６の下縁部６ｂに対する放電状態を従来と
同等以上に放電集中の起こりにくい状態にすることがで
き、さらに、第１連通路１５の大径化により、放電の分
散を促すことができる。

放電の効果的な分散により、冷陰極６の下縁部６ｂでの
放電集中を低減してスパッタリングの発生によるガスレ
ーザ媒質のクリーンアップ作用を減少してガスレーザ装
置の長寿命化を計ることができる。また、第１連通路１
５の大径化により従来構造に比較してガスレーザ媒質の
収容量を増大できるので、装置の延命化に有利であり、
長期にわたる運転においての信頼性を高めることができ
る。

本発明における第２実施例を第３図を参照して説明する
が、ガスレーザ装置の基本構成は上記第１実施例と同様
なので、構造の異なる部分についてのみ説明する。

低熱膨張の材質からなる直方体のブロックからなる本体
１６の中央部には長手方向に沿って細管路２が貫通状態
に穿設されている。上記本体１６の長手方向の一端に開
口された上記細管路２の端部には高反射ミラーが設けら
れ、反射面を上記細管路２側に向け、密閉状態で接合さ
れている。また、上記本体１６の長手方向の他端部に開
口された上記細管路２の端部には出力ミラーが設けられ
、反射面を上記細管路２側に向けて密閉状態で接合され
ている。これらの高反射ミラーおよび出力ミラーのそれ
ぞれの反射面は互いに高精度の平行状態で対面され、反
射面は上記細管路２の中心にほぼ垂直に取り付けられて
いる。

そして、上記細管路２の中途部には上記本体１６の一側
面から径方向に連通ずる第１連通路１７が穿設されてい
る。この第１連通路１７の上記本体１６の一側面に開口
する開口端部１７ａには冷陰極６が接合されている。こ
の冷陰極６は円筒部６ａを有した一端閉鎖型の筒状体で
あり、この円筒＠６ａの下縁部６ｂが上記開口端部１７
ａに同心状に接合されている。そして、上記第１連通路
１７はその内径が上記冷陰極６の円筒部６ａの内径に近
い寸法まで拡大して形成されている。

そして、この第１連通路１７は開口端部１７ａから上記
細管路２までの長さ寸法が、上記冷陰極６の円筒部６ａ
の半径以上の寸法に形成されている。

さらに、この第１連通路１７は上記細管路２を越えて延
長された延長容積部１８を有している。つまり、上記冷
陰極６の下縁部６ｂ近傍まで拡大された開口端部１７ａ
の内径はそのまま上記第１連通路１７に沿ってほぼ同一
寸法で形成されて円管状に延長されている。

また、上記高反射ミラーと冷陰極６との間に位置する細
管路２の中途部には図示しない第２連通路が穿設されて
おり、この第２連通路の端部には上記冷陰極６との間で
放電を発生する第１陽極が設けられている。

さらに、上記出力ミラーと冷陰極６との間に位置する細
管路２の中途部には図示しないＮ３連通路が穿設されて
おり、この第３連通路の端部には上記冷陰極６との間で
放電を発生する第２陽極が設けられている。

そして、上記細管路２、第１連通路１７、第２連通路、
および第３連通路は互いに連通状態にあり、かつ外部か
ら密閉されており、内部にはガスレーザ媒質が封入され
ている。

上述のように第１連通路１７の内径を冷陰極６の下縁部
６ｂの近傍まで拡大することにより、発生する放電の分
散を計り、大きな放電の集中を防止できる。そして、従
来構造の小径構造に比較して、放電の急激な屈曲を避け
ることができるので、放電発生時の雑音を低減できる。

また、第１連通路１７の内径を大型化し、さらに細管路
２を越えて延長容積部１８を形成したことにより、従゛
来構造に比較して、ガスレーザ媒質の収容容積を格段に
大形化できるので、装置の長寿命化の効果を高めること
ができる。

また、第１連通路１７の開口端部１７ａから細管路２ま
での長さ寸法を冷陰極６の半径以上としたことにより、
従来構造よりも放電の集中を減少することができる。つ
まり、第１連通路１７の長さ寸法に加え冷陰極６の下縁
部６ｂは開口端部１７ａの縁部で遮蔽されているので、
放電は緩やかにカーブしてこの開口縁部１７ａを回り込
むので、従来構造よりも長い距離をもって放電が発生し
、放電の集中を最小限に抑えることができる。

また、上述の効果により、冷陰極６の接合位置が多少ず
れても、従来構造に比較して著しく放電の集中を減少で
きる。つまり、従来は冷陰極６の取り付けにおいて高精
度の位置合わせが必要であったが、上述の構造によれば
、低い精度で取り付けても放電の集中を低減できる。こ
うした放電集中の低減によりスパッタリング現象による
ガスクリーンアップ作用を低減し、装置の延命化を計り
、信頼性を高めることができる。

なお、本発明は上記−実施例に限定されるものではない
。上記実施例のガスレーザ装置は一対の反射ミラー間で
レーザ光を反射する冷陰極型のガスレーザ装置であった
が、これに限定されず、リングレーザジャイロのように
リング状に細管路を形成したものでもよい。また、材質
や各電極の個数は上述に限定されるものではない。

［発明の効果］ 本体に形成された細管路と冷陰極とを連通ずる連通路の
内径を、上記冷陰極の円筒部の内径に近い寸法まで拡大
し、この連通路の長さを上記冷陰極の半径以上の寸法と
することにより、連通路を通過する放電を分散すること
ができる。。また、連通路の開口端部が冷陰極の下縁部
を遮蔽するので、極めて効果的に放電の集中を低減でき
る。また、連通路の内径を拡大したことにより従来構造
に比較して放電の急激な屈曲を低減できるので、放電発
生時の雑音を減少できる。さらに、連通路の長さを冷陰
極の半径以上としたことにより、従来構造で中心部に小
径の連通路があったものに比較して、高い放電の分散効
果を得ることができる。

これにより、スパッタリング現象を低減し、ガスクリー
ンアップ作用を減少して、装置の延命化とガスレーザ媒
質の容量拡大ができる。そして、長寿命で信頼性の高い
ガスレーザ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例であり、第１
図は本体に冷陰極が接合された状態を示す正断面図、第
２図は冷陰極が第１連通路を通じて放電を発生した状態
を示す正断面図、第３図は本発明の第２実施例であり本
体に冷陰極が接合された状態を示す正断面図、第４図乃
至第７図は従来例であり、第４図はガスレーザ装置の側
面図、第５図は本体に冷陰極が接合された状態を示す正
断面図、第６図は本体に冷陰極が接合された状態を示す
平面図、第７図は冷陰極が連通路を通じて放電を発生し
た状態を示す正断面図である。 ２・・・細管路、６・・・冷陰極、６ａ・・・円筒部、
６ｂ・・・下縁部、１４・・・本体、１５・・・第１連
通路、Ａ・・・冷陰極内径寸法、Ｂ・・・第１連通路の
長さ寸法。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 本体と、この本体に穿設され内部にガスレーザ媒質が封
   入された細管路と、上記細管路の中途部にこの細管路の
   軸心にほぼ直交する方向から連通する連通路と、この連
   通路の開口端部に位置して上記本体に設けられ上記連通
   路とほぼ同心状の円筒部を有する冷陰極と、上記連通路
   から所定距離離れた上記細管路の中途部に連通状態に設
   けられ上記冷陰極との間で放電を発生する陽極とを具備
   するガスレーザ装置において、上記連通路の内径を上記
   冷陰極の円筒部の内径に近い寸法まで拡大し、上記連通
   路の長さを上記冷陰極の円筒部の半径以上に形成したこ
   とを特徴とするガスレーザ装置。