JPH04225579A - レーザー装置 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、放電加熱によりレーザ
ー媒質を励起してレーザー光を発振させるレーザー装置
に関する。

【０００３】

【従来の技術】図３には、従来のレーザー装置４１が示
されている。同図においてレーザー装置４１は、真空容
器３と、この真空容器３内に配置された一対の筒状の電
極５、７と、これらの電極５、７間に配置された筒状の
放電管９と、一対の電極５、７間に電圧を印加する電源
１３と、真空容器３の外部に配置されてレーザー光を取
り出すための共振器ミラー１５、１７とで構成されてい
る。

【０００４】上記真空容器３は円筒形状をなすとともに
両端部に窓部１９がそれぞれ形成され、かつ両端部付近
にはレーザーガス導入口２１と、排気口２３とがそれぞ
れ形成されている。レーザーガス導入口２１からは、図
示しないレーザーガス供給手段によりレーザーガスが真
空容器３内に供給され、排気口２３からは、真空容器３
内の不要なガスが排気される。

【０００５】上記電極５、７は、窓部１９に両端部がそ
れぞれ対向するように真空容器３内に配置され、電源１
３よって電圧が印加される。これらの電極５、７への電
圧の印加によって、真空容器３内に封入されたレーザー
ガス中で放電が行われる。

【０００６】以上の構成のレーザー装置４１では、真空
容器３を排気口２３より排気して、真空容器３内を真空
にした後、レーザーガス導入口２１からレーザーガスを
導入し、円筒型の電極５、７の間に電源１３により電圧
を印加し、放電管９の中で放電を行う。この結果、放電
管９内のレーザーガス中のレーザー媒質が励起され、レ
ーザー光が取り出される。

【０００７】ところが、上記従来のレーザー装置４１で
は、放電による熱で、放電管９の中心軸付近すなわちレ
ーザー光の光軸付近の温度がその周囲の温度に比較して
上昇する。これはレーザーガスの冷却は主として放電管
９からの熱伝導により行われるため、放電管９の中心軸
あたりのレーザーガスの温度が周囲に比べ高くなる。

【０００８】また、レーザー発振を効率良く行うために
は、レーザー媒質をレーザー光の発振の上準位に効率良
く励起したり、或いは下準位を効率良く取り去ることが
重要である。

【０００９】ところが、準位のエネルギーレベルが２〜
３ｅｖ以下の比較的低いレーザー媒質を用いた場合には
、レーザーガスの温度上昇によりレーザ媒質が熱的に下
準位に励起され易くなる。このため、中心軸付近の下準
位の密度が上昇し、中心の発振強度が低下したり、中心
での発振が起きなくなったりする。またレーザー光の発
振出力や発振効率も低下する。

【００１０】このような傾向は、出力の大きい大型のレ
ーザー装置になればなるほど著しくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のレ
ーザ装置では、発生するレーザー光の光軸近傍の温度が
周囲の温度に比較して高くなるので、光軸付近の下準位
の密度が上昇し、中心の発振強度が低下したり、中心で
の発振が起きにくくなったりするという問題がある。

【００１２】そこで本発明は、レーザー光の光軸付近の
発振強度が低下することのないレーザー装置を提供する
ことが目的である。

【００１３】［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明では、レーザー光の光軸の近傍に、
この光軸に沿って冷却手段を配設したことを特徴として
いる。

【００１５】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
冷却手段が、光軸の近傍に配置された電気絶縁性を有す
ると共に冷媒が通過する管路であることを特徴としてい
る。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明によれば、レーザー光の光
軸の近傍に配置された冷却手段によって、光軸部分が冷
却され、温度上昇が抑えられる。

【００１７】これにより、レーザー媒質が下準位に励起
されなくにくくなり、中心軸付近の下準位密度の上昇が
抑えられ、この結果、中心の発振強度低下がなくなり、
レーザー光の発振出力や効率が増大する。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、中心軸に沿
ってかつ中心軸の近傍に冷媒が通過する管路を設けたの
で、この冷媒により、中心軸の熱がこの冷媒に放出され
、中心軸の温度上昇が抑えられる。

【００１９】また、管路内を通過する冷媒の流量を流量
調整手段によって調整することにより、中心軸の温度を
任意の温度に調整することが出来、これによって、レー
ザー光の発振に好適な動作温度に制御することが出来る
。

【００２０】

【実施例】以下図面に基づいて本発明に係るレーザー装
置の実施例について説明する。なお図３で示したレーザ
装置４１と同構成部分については、図面に同符号を付し
て重複した説明を省略する。

【００２１】第１実施例 図１には、レーザー装置１が示されている。このレーザ
ー装置１は、放電管９および電極５、７の内部を冷却管
１１が挿通された構造をなしている。この冷却管１１は
、セラミック製で、その内部には図示しない冷却用ガス
供給手段によって供給された冷却用ガス特にヘリウム等
の熱電導性の良い冷却用ガスが通過するようになってい
る。この冷却用ガスによって真空容器３の中心軸すなわ
ち光軸付近の熱が吸収され、レーザー光Ｌの光軸付近を
冷却する。

【００２２】これにより、真空容器３の中心軸付近のレ
ーザーガスの温度上昇が抑えられ、レーザー媒質が下準
位に励起されにくくなり、中心での発振強度低下がなく
なり、レーザ光の発振出力や効率が増大する。特に大型
のレーザー装置の場合に、有効である。さらに真空容器
３内部を流す冷却用ガスの流量を調節可能とし、レーザ
ーガスの中心軸付近の温度を所定の温度に保つことによ
り、レーザー発振に適した動作温度で動作させることが
出来、より高い発振出力、発振効率を得ることが出来る
。特に装置の大型化、大口径化、大出力化を行ったとき
に高い発振出力、発振効率を得ることが出来でる。

【００２３】また、レーザー出力や発振パターンをモニ
タし、その結果をフィードバックして流量調整を行うこ
ともできる。

【００２４】なお、ガスを流す冷却管１１として上記実
施例では、セラミックを用いた例を示したが、これに限
らずヒートパイプ構造を有する管を電極５内に挿入した
り、あるいは熱伝導性の良い棒を電極５、７内に挿入し
ても良い。また冷媒としては気体以外に液体でも良い。

【００２５】第２実施例 次に図２を用いて第２実施例のレーザー装置３１につい
て説明する。本実施例のレーザー装置３１は、レーザー
媒質として金属蒸気を用いた金属蒸気レーザ装置の場合
である。本実施例のレーザー装置３１は、電極５、７間
に配置された放電管９の回りに断熱材３３が巻かれ、冷
却管１１の途中に冷媒の流量を調整する流量調整装置３
５が配置されている。また放電管９上にはレーザー媒質
金属８が設置されている。

【００２６】本実施例によれば、真空容器３内にレーザ
ーガスが封入された状態で電源１３によって電極５、７
間に電圧を印加すると、レーザーガス中で放電が行われ
て、放電管９内のレーザー媒質金属８が加熱されて気化
し、金属蒸気が発生する。さらに放電によって金属蒸気
が励起されてレーザー光が発振する。

【００２７】このとき、冷却管１１内をガスが流れて、
放電管９の中心軸付近が冷却されるが、放電管９の回り
に断熱材３３が配置されて、放電管９が保温されている
ので、中心軸付近のレーザーガスの温度上昇が抑えられ
、レーザ媒質が下準位に励起されにくくなり、中心での
発振強度の低下がなくなり、レーザの発振出力や発振効
率が上昇する。また、管の内部に流すガスの流量を調節
可能にし、レーザーガスの中心軸付近の温度を放電管壁
温度にほぼ等しく保つように流量調節を行うことにより
、レーザ発振に適した動作温度で動作させることが出来
、より高い発振効率、発振出力を得ることが出来る。 またガスを流したセラミック製の管を放電管の中心に挿
入する代わりにヒートパイプ構造を持った管を挿入した
り、あるいは、熱伝導特性の良い棒を挿入しても良い。 この場合にも、特に装置の大型化、大口径化、大出力化
を行ったときに有効である。

【００２８】なお本発明は、金属蒸気レーザ装置以外に
、金属イオンレーザー装置、炭酸ガスレーザー装置、フ
ッ素レーザー装置などの下準位のエネルギーレベルが比
較的低いようなレーザ媒質を用いたレーザー装置にも適
用することが出来る。また、放電管の中心軸付近のレー
ザーガスを冷却する手段としては上記各実施例以外の方
法を適用することももちろん出来る。

【００２９】また、上記各実施例では、レーザー光の光
軸に平行に冷却管１１を配置したが、これに限らず、レ
ーザー光の光軸の沿って冷却管１１以外の冷却手段を配
置しても良く、さらには冷却管１１が屈曲していても良
い。また冷却管１１が螺旋状で、レーザー光の光軸付近
に配置されていても良い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ーザー光の光軸付近の発振強度が低下することがなく、
大出力でかつ発振効率が良いレーザー装置を提供するこ
とが出来るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザー装置の第１実施例を示す
構成図である。

【図２】本発明に係るレーザー装置の第２実施例を示す
構成図である。

【図３】従来のレーザー装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１、３１　　レーザー装置 ３　　真空容器 ５、７　　電極 ９　　放電管 １１　　冷却管 １３　　電源 １５、１７　　共振器ミラー ３３　　断熱材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザーガス中で放電してレーザー媒
   質を励起しレーザー光を発振させるレーザー装置であっ
   て、前記レーザー光の光軸の近傍に、この光軸に沿って
   冷却手段を配設したことを特徴とするレーザー装置。
2. 【請求項２】　　前記冷却手段は、前記光軸の近傍に配
   置された電気絶縁性を有するとともに冷媒が通過する管
   路であることを特徴とする請求項（１）記載のレーザー
   装置。