JPH04167481A - 気体レーザ - 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］ 本考案は、光通信などの分野に有用な導波路型気体レー
ザに係り、特に小型高効率の気体レーザに間するもので
ある。

［従来の技術］ 近年の光通信技術及び光応用技術の発展に伴い、種々の
気体レーザが研究開発されている。

特に炭酸ガスレーザは発振効率が高く、放電路を導波ｎ
型にすることによって、容易に小型高効率の気体レーザ
が実現できる６例えば米国特許第４，１６９，２５１号
には、横方向高周波励起方式の導波路型レーザが開示さ
れている。このレーザは第３図に示すように、レーザの
軸方向に対して直角方向に高周波放電を励起するための
対向する一対の金属電極３１と、ガラス、アルミナセラ
ミックなどの対向する一対の誘電体３２とで囲まれた矩
形断面を有する中空領域３３を放ｔ＃！３４とする導波
路型気体レーザである。

すなわち、中空領域３３にレーザ媒質を封入し、ここに
プラズマを発生させてレーザ媒質を励起させる気体レー
ザであり、小型かつ高効率で、高電圧を必要としないと
いう特長を有している。

［発明が解決しようとする課題］ このようにプラズマを発生させることによりレーザ媒質
を励起させる気体レーザでは、安定した放電が効率よく
行われることが重要である。また、一般にレーザ出力は
レーザ媒質の温度の影響を強く受け、温度上昇とともに
出力が低下する。特に導波＃Ｉ型レーザは小型を特長と
し、封止型構造のものが求められるため、放電路３４内
は温度が上昇しやすく、発熱をいかに抑えるかが課題で
ある。

このような温度上昇は放電路３４を形成する導波路壁へ
の荷電粒子の衝突が大きな原因となっている。さらに一
般に金属材料は誘電体と比較して荷電粒子によるスパッ
タリング率がかなり大きい。

そのため金属電極３１がレーザ媒質にさらされている上
記構造の導波ｎ型レーザでは、短時間で電極の劣化や封
入ガスの汚染が生じ易く、耐久性及び信頼性の向上に大
きな障Ｗとなっている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成すべく本発明の気体レーザは、対向する
一対の電極と対向する一対の誘電体とで囲まれた断面矩
形状の中空領域を放電路とする高周波励起気体レーザに
おいて、上記電極に、上記放電路内に磁界を重畳させて
荷電粒子を両電極間の中央部に集中させる磁界発生手段
を設けたものである。

他の気体レーザは、対向する一対のｔｆｉ間に誘電体で
囲まれた断面略円形状の中空領域を形成する放電路を設
けた高周波励起気体レーザにおいて、前記放電路に、そ
の放電路内に磁界を重畳させて荷電粒子を該放電路の軸
心部に集中させる磁界発生手段を設けたものである。

［作用コ 電極がレーザ媒質にさらされている構造の気体レーザに
おいては、荷電粒子の衝突により電極の劣化やレーザガ
スの汚染が発生しやすい。そこで、放電路内に磁界を重
畳させて荷電粒子を両電極間の中央部に集中させるよう
にする。これにより、電極に衝突する荷電粒子の衝撃が
緩和されると共にプラズマ発生効率が向上する。

放電路壁が誘電体のみで構成されている構造の気体レー
ザにあっては、電熱効率が大きい電極がレーザ媒質に直
接さらされていないので放熱効果の点で不利である。そ
こで、放電路内に磁界を重畳させて荷電粒子を放電路の
中心部に集中させるようにする。これにより、放電路壁
に対する荷電粒子の衝撃が緩和されるので、放電路の温
度上昇が抑えられる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例である導波路型気体レーザの
横断面図である。この気体レーザ１は対向する一対の金
属電極２と、これと直角方向に対向する一対の誘電体３
とにより矩形断面の中空領域４が形成されており、この
中空領域４に例えばＣｏ２．Ｎ２　、及びＨｅの混合ガ
スからなるレーザ媒質が封入されている。すなわち中空
領域４が気体レーザ１の放ｔ＃１５を構成しており、金
属電極２ｒＷＪに高周波電界が印加されると、レーザ媒
質がグロー放電しプラズマ状態が維持されるようになっ
ている。金属電極２の背後には、磁界発生手段１２を構
成する一対の永久磁石６が設けられている。これら永久
磁石６は電極間距離方向に磁界を重畳させるよう配置さ
れている。この永久磁石６により、電極間距離方向に磁
界を重畳すると、放電路５内の荷電粒子が磁力線にとら
れれて電極２間の中央部に集中する。これにより放電は
電極空間に効率よく閉じ込められ、レーザガスの衝突回
数が増大しプラズマの発生効率が大きくなる。

このためｔ［１６間の放電は磁界の重畳により、より安
定化する。このように、荷電粒子がｔ＆６ｒＷＪの中央
部に効率よく閉じ込められるので、荷電粒子の金属電極
６に衝突する確率並びに衝突衝撃を小さくでき、金属電
極６の劣化、レーザガスの汚染を効果的に抑制すること
ができる。

なお、第１図では、金属電極６が直接レーザ媒質にさら
されている構造をしているが、さらに導波損失を低減し
、発振効率を高めるため、金属電極６の壁面上にレーザ
の発振波長帯で吸収の小さな薄膜をコートした導波路型
気体レーザにおいても本発明の効果は同様に発揮される
。

第２図に本発明の他の実施例を示す、第２図の気体レー
ザ７においては、一対の金属電極９間に誘電体８で囲ま
れた断面略円形の中空領域１０を形成する放電路１１が
設けられている。金属電極９の背後には第１図と同様に
磁界発生手段１３を構成する永久磁石６が設けられてお
り、電極間距離方向に磁界が重！されるよう構成されて
いる。

この気体レーザ７は、第１図の気体レーザ１と比較する
と、熱電導率が大きい金属電極９がレーザガスに直接さ
らされないので放電効果という点では不利であるが、金
属電極９の劣化やレーザガスの汚染の影響は少ない、放
電路１１内の荷電粒子は磁界の作用によって＠［！９間
の中央部に集中的に閉じ込められるので、放電路壁全体
に対する荷電粒子の衝突確率を小さくすることができ、
放電路の温度上昇を抑えることができる。

尚、第２図の例では電極間距離方向に磁界が重畳される
よう金属電極９の背後に永久磁石６が配ｌされているが
、電極９がレーザガスに直接さらされておらず、放電路
１１は断面が略円形で周方向に同一材料で形成されてい
るので、磁界を重畳する方向は電極の距離方向に限定さ
れる必要はない、すなわち、磁界発生手段１３を構成す
る永久磁石６を金属電極９に対して直角方向に配置して
電極間距離方向と直交する方向に磁界を重畳しても、プ
ラズマの発生効率を高め、高周波電力やレーザガス圧に
対する放電維持の範囲を広げるという効果は発揮される
。

［発明の効果コ 以上要するに、本発明によれば、次のような優れた効果
が発揮できる。

（１）荷電粒子の電極への衝突回数を減少させ、電極の
劣化、レーザガスの汚染を防止することができる。

（２）プラズマ領域を放電路内に効率よく閉じ込めるこ
とができるので、放電路の温度上昇が抑えられ、安定し
たレーザ出力が得られる。

（３）プラズマの発生効率を高め、高周波電力やレーザ
ガス圧に対する放電維持の範囲を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の他の実施例を示す断面図、第３図は従来例を示す断
面図である。 図中、１．７は気体レーザ、２．９は金属電極、３，８
は誘電体、４，１０は中空領域、５゜１１は放電路、１
２．１３は磁界発生手段である。 特許出願人　　日立電線株式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対向する一対の電極と対向する一対の誘電体とで囲
   まれた断面矩形状の中空領域を放電路とする高周波励起
   気体レーザにおいて、上記電極に、上記放電路内に磁界
   を重畳させて荷電粒子を両電極間の中央部に集中させる
   磁界発生手段を設けたことを特徴とする気体レーザ。 ２、対向する一対の電極間に誘電体で囲まれた断面略円
   形状の中空領域を形成する放電路を設けた高周波励起気
   体レーザにおいて、前記放電路に、該放電路内に磁界を
   重畳させて荷電粒子を該放電路の軸心部に集中させる磁
   界発生手段を設けたことを特徴とする気体レーザ。