JPH04332182A - 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］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電電極間に交流電界
を印加してレーザ光を発振するレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のレーザ装置の従来構成の一例を
図３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Ｕ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スなどからなる平板状をなす
第１の誘電体３ａが気密に取付けられ、内部風洞２の上
部にはその第一の誘電体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の内側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の方電電極４ａが
取付けられ、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が取付けら
れている。このうち第１の放電電極４ａは交流電源５（
周波数１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ）の一方の端子に接
続され、第２の放電電極４ｂは、一端が設地された電線
を介して交流電源５の他方の端子に接続されている。 そして、外部風洞１と内部風導２との間の空間部にはレ
ーザ媒質としてのガスが約６０ｔｏｒｒ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Ａ方向に循環され、熱
交換器７によって冷却されるようになっている。

【０００３】上記構成において、交流電源５により第１
及び第２の放電電極４ａ，４ｂ間に交流電圧が印加され
ると、第１及び第２の誘電体３ａ，３ｂを介してこれら
の間に交流放電が生じ、第１及び第２の誘電体３ａ，３
ｂ間に流れるガスが励起されてレーザ光８が紙面に対し
て垂直方向に発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、レーザガス温度上昇を抑えるためレーザガ
ス流を循環するための送風機およびガスを冷却するため
の熱交換器を風洞内配置しなければならないので、部品
点数が多くなると共に、レーザ装置が大形化してしまい
、総じてコスト高になるという欠点があった。

【０００５】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、部品点数の削減と小形化を図り得
て、低コスト化を達成できる効率の良いレーザ装置を提
供することにある。 ［発明の構成］

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザ装置は、
電極間に誘電体を隔てて放電領域を形成し、この放電領
域によりレーザ励起を行う放電手段と、この放電手段に
よる放電に伴うガス温度上昇を抑制する冷却手段とを有
するレーザ装置において、前記放電手段に形成されるレ
ーザ光軸に垂直な断面において前記放電領域の幅の狭い
部位に前記冷却手段を設け、前記放電領域の幅の広い部
位に放電電界を印加する構造としたところに特徴を有す
る。

【０００７】

【作用】上記した手段によれば、レーザガスの温度上昇
を抑えるために放電領域の幅の狭い方向より大きな表面
積を利用して熱伝導を使うため、従来必要であった送風
が不要になり、部品点数が削減でき、装置が大幅に小型
化できる。

【０００８】また、誘電体を介して交流放電電界を印加
するため、金属電極表面の酸化作用に伴うガス劣化の原
因を取り除け、さらに放電電極間隔が広いためレーザ励
起に有効な放電領域に多くの放電電力を供給できるため
交流電界の周波数を低くすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。

【００１０】まず図１に示すように、矩形断面を有する
誘電体容器９内にレーザガスが封入されており、この容
器９の長手方向外側に高圧側電極１０ａ，低圧側電極１
０ｂが配置され、両電極間には交流電源１１より交流電
界が印加される。高圧側電極１０ａ、低圧側電極１０ｂ
間に印加された交流電界により誘電体を介して誘電体容
器９内に交流放電１２が点弧する。放電により発生する
レーザガスの温度上昇は上記容器９の幅の狭い方向の上
下に熱伝導により熱を取除くための冷却器１３ａ，１３
ｂ配置することにより抑えている。ここで、冷却器１３
ａ，１３ｂには冷却水１４ａ，１４ｂが冷却水入口１５
ａ、出口１６ａ（冷却器１３ｂの出入口１５ｂ，１６ｂ
は図示されていない）を通じて流されている。

【００１１】放電によってレーザ励起がなされるが、こ
のレーザ出力は冷却方向及び放電電界方向の各々と直交
する方向に図示されていない共振器を配置することによ
りレーザ装置より取出すことができる。

【００１２】上記共振器構成は交流放電１２の領域の幅
の狭い方向（冷却方向）は導波路形構成とし、交流放電
１２の領域の幅の広い方向（放電電界方向）は不安定形
構成としている。

【００１３】図２（ａ），（ｂ）に上記不安定形構成の
例を示す。図２（ａ），（ｂ）はず１を上部から見た放
電中央面での概略断面図である。（ａ）において破線で
示した放電領域１７の左右に凸面鏡１８ａ、凹面鏡１９
ａが配置され１次元正枝不安定共振器を構成し、放電に
よるレーザ励起により、レーザ光２０を発生する。ここ
で、凹面鏡１９ａの代わりに平面鏡、１枚の平面鏡を紙
面に垂直方向にくの字型に曲げた形状鏡を配置してもよ
い。なお、後者の場合、２枚の平面鏡を紙面に垂直方向
にくの字型に配置してもよい（くの字型のなす角度が９
０°のときコーナキューブという）。（ｂ）は放電領域
１７の左右に凹面鏡１８ｂ、凹面鏡１９ｂが配置され１
次元負枝不安定共振器を構成した場合の例である。

【００１４】以上のような共振器構成を用い、出力レー
ザ光２０を図示していない２枚以上の反射鏡を用いたビ
ーム整形器を通すことにより、非常に集光性能が優れた
レーザ光を得ることができる。

【００１５】このような実施例によれば、レーザガスの
温度上昇を抑えるために放電領域の幅の狭い方向より大
きな表面積を利用して熱伝導を使うため、従来必要であ
った送風が不要になり、部品点数が削減でき、装置が大
幅に小型化できる。

【００１６】また、誘電体を介して交流放電電界を印加
するため、金属電極表面の酸化作用に伴うガス劣化の原
因を取り除け、さらに放電電極間隔が広いためレーザ励
起に有効な放電領域に多くの放電電力を供給できるため
交流電界の周波数を低くすることができる。交流電界の
周波数を低くすることにより交流電源の効率を高くでき
るため、電源を含んだレーザ装置全体の効率が向上する
。

【００１７】さらに、幅の狭く横幅が広く奥行きが長い
放電部に、幅の狭い方向に導波路形の、広い横幅方向に
１次元不安定形の共振器構成となるようにすることによ
り非常に集光性能の優れたレーザ光が得られる。

【００１８】このように、本実施例によれば、送風機の
ないレーザ装置が実現できるため、部品点数を減らすこ
とができ、装置の小型化が実現できる。また、放電電極
間隔が広いためレーザ励起に有効な放電領域に多くの放
電電力を供給できるため交流電界の周波数を低くするこ
とができ、電源を含んだレーザ装置全体の効率を向上で
きる。なお、本実施例では、レーザ装置を発振器として
利用したが外部からレーザ光を導入してそのレーザ光出
力を増幅する増幅器として使用することもできる。

【００１９】また、本実施例の放電電極構造は細長い長
方形としたが、円筒形もしくは金属を直接誘電体に蒸着
して放電電極としてもよい。さらに、電気絶縁のためこ
の放電電極のまわりを誘電物（ガラス、セラミックス、
ゲル、ゴム、エポキシ、コンパウンド等）で覆ってもよ
い。また、本実施例では冷却器の冷却媒質として冷却水
を用いたが、液体窒素やフロリナートを用いたり、空冷
方式としてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
のレーザ装置は、送風機を使用しないため、部品点数の
削減と小形化を図り得て、低コスト化を達成でき、放電
電極間を広くとることによりレーザ励起領域に有効に放
電電力を注入できるため効率の向上が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すレーザ装置の概略を示
す斜視図。

【図２】図１に示した一実施例を上面からみた放電部中
央面を通る横断面での共振器構成の概略を示した図。

【図３】従来のレーザ装置の概略を示した縦断面図。

【符号の説明】

９…誘電体容器 １０ａ…高圧側電極 １０ｂ…低圧側電極 １１…交流電源 １２…交流放電 １３ａ，１３ｂ…冷却器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電極間に誘電体を隔てて放電領域を形
   成し、この放電領域を基にレーザ励起を行う放電手段と
   、この放電手段による放電に伴うガス温度上昇を抑制す
   る冷却手段とを有するレーザ装置において前記放電手段
   に形成されるレーザ光軸に垂直な断面での前記放電領域
   の幅の狭い部位に前記冷却手段を設け、前記放電領域の
   幅の広い部位に放電電界を印加する構造としたことを特
   徴とするレーザ装置。