JPH04122082A - ガスレーザ発振器 - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は放電電極間に高周波電圧を印加してレーザ光を
発振させるガスレーザ発振器に関する。

（従来の技術） この種ガスレーザ発振器の従来構成の一例を第１０図に
示す。同図において、断面矩形状をなす外部風洞１内に
は、断面略し字状をなすステンレスまたはアルミニウム
製の内部風洞２が設けられている。外部風洞１の上面中
央部にはセラミックなどから成る平板状をなす第１の誘
電体３ａが気密に取り付けられ、内部風洞２の上部には
その第１の誘電体３ａと対をなす平板状の第２の誘電体
３ｂが、第１の誘電体３ａと所定の間隔を存した状態で
対向して気密に取り付けられている。内部風洞２の上面
開口部は第２の誘電体３ｂにより閉鎖されており、この
内部風洞２の内部は外気と連通している。また、第１の
誘電体３ａの上面中央部には第１の放電電極４ａが取り
付けられ、第２の誘電体３ｂの下面中央部には第１の放
電電極４ａと対をなす第２の放電電極４ｂが取り付けら
れている。このうち第１の放電電極４ａは高周波電源５
の一方の端子に接続され、第２の放電電極４ｂは、一端
がアースされた電線を介して高周波電源５の他方の端子
に接続されている。そして、外部風洞１と内部風洞２と
の間の空間部にはレーザ媒質としてのガスが約６０ｔｏ
ｒｒの圧力で封入されており、そのガスは内部風洞２の
下方に配設された送風機６により外部風洞１内を矢印入
方向に循環され、図示しない熱交換器によって冷却され
るようになっている。

而して、上記構成において、高周波電源５により第１及
び第２の放電電極４ａ、４ｂ間に高周波電圧が印加され
ると、第１及び第２の誘電体３ａ。

３ｂを介してこれらの間に高周波放電が生じ、第１及び
第２の誘電体３ａ、Ｂｂ間に流れるガスが励起されてレ
ーザ光７が紙面に対し７て垂直方向に発生する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記した従来構成においては、第１及び
第２の誘電体３ａ、３ｂを外部風洞１及び内部風洞２に
取り付けた構成であるから、それら第１及び第２の誘電
体３ａ、３ｂとしては風洞１．２内外の圧力差に耐える
厚い材料を使用する必要があり、このために、これら画
調電体３ａ３ｂの外面に設けられた第１及び第２の放電
電極４ａ、４ｂ間に印加する電圧を高くする必要がああ
った。また、これに伴い画調電体３ａ、３ｂの幅を大き
くする必要があり、このために内部風洞２が大形化し、
ひいては全体が大形化するという欠点があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、発振効率の向上を図り得ると共に、小形化を図り
得るガスレーザ発振器を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、内部をレーザ
媒質が循環する容器内に、対をなす板状の誘電体をこれ
らの間にレーザ媒質の流通路が形成されるように対向配
置し、これら一対の誘電体の外面に、高周波電圧が印加
される一対の放電電極を設けたところに特徴を有する。

（作用） 上記した手段によれば、一対の誘電体は容器内に配置さ
れているから、誘電体の内面と外面との間には従来のよ
うな圧力差がなく、よってその誘電体の厚さを従来に比
べて薄くでき、これに伴い一対の放電電極間に印加する
電圧も従来より低くできる。また、各放電電極及び誘電
体は容器内を循環するレーザ媒質によって冷却できるか
ら、従来のような内部風洞は必要としない。

（実施例） 以下、本発明の第１実施例につき第１図乃至第３図を参
照して説明する。

第１図及び第２図において、容器１１は矩形箱状をなし
、この容器１１の内部には、レーザ媒質としてのガスが
封入されていると共に、板状をなす一対の第１及び第２
の誘電体１２．１３が、これらの間にガスの流通路１４
を形成するように所定の間隔を存して対向配置されてい
る。これら第１及び第２の誘電体１２．１３の外面中央
部には金属を溶射して形成した対をなす第１及びＮ２の
放電電極１５ａ、１５ｂが設けられており、このうち第
１の放電電極１５ａは高周波電源１６の一方の端子に接
続され、第２の放電電極１５ｂは、一端がアースされた
電線を介して高周波電源１６の他方の端子に接続されて
いる。そして、第１及び第２の誘電体１２．１３と第１
及び第２の放電電極１５ａ、１５ｂとにより放電部１７
を構成している。

この場合、第１及び第２の誘電体１２．１３は誘電損失
（ｔａｎδ）がＩＸ１’Ｏ−３以下の材料である例えば
石英ガラスによって製作しており、これらの短辺方向の
両端部には、水平な対向面１２ａ、１３ａに対して約３
０度の角度で斜め外方へ張り出す拡開部１２ｂ、１３ｂ
を一体に形成している。また、これら第１及び第２の誘
電体１２゜１３の各対向面１２ａ、１３ａの幅寸法Ｗは
、第１及び第２の放電電極１５ａ、１５ｂの幅寸法Ｗ。

の２倍以下に設定している（Ｗ≦２Ｗｏ）。

そして、上記容器１１内の下部にはこの場合５個の軸流
形の送風機１８が配設されていると共に送風機１８の上
流側に１個の熱交換器１つが配設されており、容器１１
内のガスを送風機１８により矢印Ｂ方向に循環させ、熱
交換器１９によりそのガスを冷却するようにしている。

上記構成において、高周波電源１６により第１及び第２
の放電電極１５ａ、１５ｂ間に高周波電圧が印加される
と、第１及び第２の誘電体１２゜１３を介してこれらの
間に高周波のグロー放電が生じ、第１及び第２の誘電体
１２．１３間の流通路１４を流れるレーザ媒質としての
ガスが励起されてレーザ光２０が紙面に対して垂直方向
に発生する。

このような第１実施例によれば、第１及び第２の誘電体
１２．１３は容器１１内に配置しているから、それら第
１及び第２の誘電体１２．１３の内面と外面との間には
従来のような圧力差がなく、よってこれら誘電体１２．
１３の厚さを従来に比べて薄くできる。これに伴い、第
１及び第２の放電電極１５ａ、１５ｂ間に印加する電圧
を従来より低くでき、放電効率の向上を図ることができ
る。

また、各放電電極１５ａ、１５ｂ及び誘電体１２゜１３
は容器１１内を循環するガスによって冷却できるから、
従来のような内部風洞は必要とせず、この結果、小形化
及び構造の簡素化を図ることができる。

加えて、上記した実施例においては、第１及び第２の誘
電体１２．１３を誘電損失（ｔａｎδ）がｌＸｌ０−３
以下の材料である例えば石英ガラスによって製作してい
ることにより、誘電体自体による高周波電力の損失を低
減でき、発振効率を一層向上できる利点かある。

また、第１及び第２の誘電体１２．１３の各対向面１２
ａ、１３ａの幅寸法Ｗを、第１及び第２の放電電極１５
ａ、１５ｂの幅寸法Ｗｏの２倍以下に設定したことによ
り、放電領域における放電の外側への拡がりを防止でき
、高周波電源１６から放電部１７へ供給される高周波電
力を効率良くレーザ光２０に変換することか可能となる
。ちなみに、第３図に示すように、対向面１２ａ、１３
ａの幅寸法Ｗが放電電極１５ａ、１５ｂの幅寸法Ｗｏの
２倍を越えるような場合には、放電領域内への注入高周
波電力が次第に低下する。これは、放電領域において外
側へ拡がる放電の量が増え、損失が大きくなることに起
因している。これに対して、対向面１２ａ、１３ａの幅
寸法Ｗが放電電極１５ａ、１５ｂの幅寸法Ｗ。の２倍以
下の場合には、放電領域内への注入高周波電力は殆ど低
下せず、外側へ拡がる放電の量が少なく、損失が少ない
ことが判る。

さらには、第１及び第２の誘電体１２．１３の両端部に
拡開部１２ｂ、１３ｂを形成し、これら第１及び第２の
誘電体１２．１３間のガスの流通路１４の出入り口を広
くしているので、その流通路１４へのガスの流通量を多
くできる利点がある。

尚、拡開部１２ｂ、１３ｂは、第４図及び第５図に変形
例として示すように、円弧状に形成しても良い。また、
拡開部１２ｂ、１３ｂは例えば流通路１４の入口側のみ
に設けても良いし、第１及び第２の誘電体１２．１３の
うちの上側の第１の誘電体１２のみに設けても良い。

第６図は本発明の第２実施例を示したものであり、上記
した第１実施例とは次の点が異なっている。即ち、容器
１１の上面部には第１の誘電体１２の上方に位置して絶
縁板２１が気密に取り付けられ、また、容器１１の内部
には断面略Ｕ字形をなす内部風洞２２が配設され、この
内部風洞２２の上部に、第２の誘電体１３の下方に位置
して絶縁板２３が気密に取り付けられている。そして、
第１及び第２の誘電体１２．１３の外面に設けられた第
１及び第２の放電電極１５ａ、１５ｂは、夫々上記絶縁
板２１．２３を介して高周波電源１６に接続している。

また、熱交換器２４は、内部風洞２２の下面と容器１１
の内底面との間に跨がるように配置している。

このような構成の第２実施例においては、第１の放電電
極１５ａと容器１１との間、及び第２の放電電極１．５
　ｂと内部風洞２２との間を絶縁板２１．２３により絶
縁できるから、高周波放電を確実に放電部１７部分のみ
で発生させることができ、安全性の向上を図り得る。ま
た、この場合、容器１１の内部に内部風洞２２を設けて
いることにより、容器１１内におけるガスの流れを安定
させることができ、ガスを第１及び第２の誘電体１２゜
１３間の流通路１４へ良好に流通させることができる。

さらには、熱交換器２４を内部風洞２２と容器１１の内
面との間に配置していることにより、ガスを熱交換器２
４内に良好に流通させることができ、熱交換効率の向上
を図ることができる。

第７図は上記第２実施例の変形例を示したものであり、
この場合、第２の放電電極１５ｂを第１実施例と同様に
アースされた電線を介して高周波電源１６に接続してい
る。このように構成した場合、第２実施例における絶縁
板２３を省略でき、内部風洞２２は一体物で構成できる
。

第８図及び第９図は本発明の第３実施例を示したもので
あり、以下これについて説明する。内部にガスが封入さ
れた容器２５内には、この場合、第１乃至第４の放電部
２６乃至２つを配設している。このうち第１の放電部２
６と第２の放電部２７とは長手方向に連ねられ、また、
第３の放電部２８と第４の放電部２９とは長手方向に連
ねられ、これらが上下２段に配置されている。そして、
第１の放電部２６と第２の放電部２７との間、及び第３
の放電部２８と第４の放電部２９との間はバリア３０に
より仕切られており、各放電部で発生する放電が干渉し
ないようにしている。各放電部２６乃至２９は、第１実
施例の放電部１７と同様に、ガスの流通路３１を形成す
るように対向配置された対をなす板状の第１及び第２の
誘電体３２ａ　　３２ｂと、これら第１及び第２の誘電
体３２ａ、３２ｂの外面に設けられた対をなす第１及び
第２の放電電極３３ａ、３３ｂとにより構成されている
。そして、夫々の第１の放電電極３３ａは各高周波電源
３４の一方の端子に接続され、また、第２の放電電極３
３ｂは、アースされた電線を介して各高周波電源３４の
他方の端子に接続されており、各高周波電源３４により
各節１及び第２の放電電極３３ａ、３３ｂ間に高周波電
圧を印加することにより、各放電部２６乃至２９におい
て放電を発生させ、レーザ光３５を発生させるようにな
っている。

また、容器２５内の側部において、上下の放電部間に位
置するようにして４個の軸流形の送風機３６が上下方向
に向けて配設されていると共に、これら送風機３６の下
方に２個の熱交換器３７が配設されており、容器２５内
のガスが送風機３５により上下の各放電部の流通路３１
に流通するように矢印Ｃ方向に循環され、そしてそのガ
スは熱交換器３７により冷却されるようになっている。

そして、上段の第１及び第２の放電部２６．２７の長手
方向の側方には２個のミラー３８．３９が配設され、ま
た、下段の第３及び第４の放電部２８．２９の長手方向
の側方にも２個のミラー４０．４１が配設されており、
この場合、上段のミラー３８．３９の光軸に対し、下段
のミラー４０゜４１の光軸は４５度ずらしている。

このような第３実施例においては、第１実施例と同様な
作用効果を得ることに加え、次のような効果を奏する。

即ち、第１乃至第４の４個の放電部２６乃至２９を配設
しながらも、上段の第１及び第２の放電部２６．２７の
流通路３１と下段の第３及び第４の放電部２８．２９の
流通路３１とに共通の送風機３６によりレーザ媒質とし
てのガスを流通させるようにしているので、送風手段の
簡略化を図ることができ、ひいては装置全体の小形化を
図ることができる。また、上段の流通路３１と下段の流
通路３１とを流通するガスの流通方向を逆向きとしてい
るので、ガスの密度勾配によるレーザ光３５のゆがみを
解消できる。

さらに、上段のミラー３８．３９の光軸と、下段のミラ
ー４０．４１の光軸とを４５度ずらし、４５度偏光面と
しているので、円偏光ユニットが不要となり、コストの
低減及び装置全体の小形化を図ることができる。

［発明の効果］ 以上の記述にて明らかなように、本発明によれば、内部
をレーザ媒質が循環する容器内に対をなす板状の誘電体
をレーザ媒質の流通路を形成するように対向配置し、こ
れら一対の誘電体の外面に高周波電圧が印加される一対
の放電電極を設ける構成としたことにより、誘電体の厚
さを従来に比べて薄くでき、これに伴い一対の放電電極
間に印加する電圧を従来より低くできるから、発振効率
の向上を図ることができ、また、各放電電極及び誘電体
は容器内を循環するレーザ媒質によって冷却できるから
、従来のような内部風洞を必要とせず、全体の小形化を
図ることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１実施例を示し、第１図
は縦断面図、第２図は概略的斜視図、第３図は放電領域
への注入高周波電力と、放電電極の幅寸法に対する誘電
体の対向面の幅寸法との関係を表した特性線図である。 第４図及び第５図は夫々第１実施例における誘電体の変
形例を示した要部の縦断面図である。また、第６図は本
発明の第２実施例を示した縦断面図であり、第７図は第
２実施例の変形例を示した縦断面図である。さらに、第
８図及び第９図は本発明の第３実施例を示し、第８図は
縦断面図、第９図は容器を除いて表した概略的斜視図で
ある。そして、第１０図は従来構成を示した縦断面図で
ある。 図面中、１１は容器、１２及び１３は第１及び第２の誘
電体（一対の誘電体）、１４は流通路、１５ａ及び１５
ｂは第１及び第２の放電電極（−対の放電電極）、１６
は高周波電源、１７は放電部、１８は送風機、２ユ、２
３は絶縁板、２５は容器、２６乃至２９は第１乃至第４
の放電部、３１は流通路、３２ａ及び３２ｂは第１及び
第２の誘電体（一対の誘電体）　、３３　ａ及び３３ｂ
は第１及び第２の放電電極（一対の放電電極）、３４は
高周波電源、３６は送風機を示す。 代理人　　弁理士　則　近　憲　佑 第 図 第 図 対向面の幅寸法（Ｗ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内部をレーザ媒質が循環する容器と、この容器内に
   前記レーザ媒質の流通路を形成するように対向配置され
   た板状をなす一対の誘電体と、これら一対の誘電体の外
   面に設けられ高周波電圧が印加される一対の放電電極と
   を具備して成るガスレーザ発振器。