JPH0449693A - 炭酸ガスレーザ発振器 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、炭酸ガスレーザ発振器に関し、特に放電励起
方式の炭酸ガスレーザ発振器に関するものである。

（従来の技術） 炭酸ガス（ＣＯ２）レーザ発振器は、ＣＯ２を含むレー
ザガスをレーザ媒質として、アノード電極とカソード電
極との放電電極による放電によりＣＯ２中の分子を励起
し、誘導放出によりレーザビームを出力するようになっ
ている。

炭酸ガスレーザ発振器に用いられるレーザガスは、一般
に、Ｃ０２以外にＮ２とＨｅとを含む混合ガスであり、
Ｎ２はＣＯ２を上位準位に選択的に励起する働きをし、
ＨｅはＣＯ２分子の緩和を助けて発振効率と出力を増大
する働きをする。

（発明が解決しようとする課題） 一般に、上述の如き炭酸ガスレーザ発振器に於ては、放
電電極は、高融点材料であるモリブデン、タングステン
等により構成されており、これらがレーザ放電管内のレ
ーザ放電室内にある場合には、これら電極は、レーザガ
ス雰囲気中に曝され、ＣＯ２の解離やニアリークにて発
生する酸素ガス（０２）により酸化され、レーザ放電室
内に酸化物を生成する。この酸化物は５００〜１０００
”Ｃ程度にて揮発する性質があり、これは、レーザ放電
室内を汚損し、放電の不安定とレーザ出力の低下を招く
原因になる。

特に、長期間放置の状態では、電極の酸化が多いため、
再始動時に立上り時のレーザ出力が不安定になり、立上
りに時間を要するようになる。

これに対して放電電極の材質を改善する試みが種々なさ
れているが、しかし現在のところ、モリブデン、タング
ステン等に比してスパッタ量が少なく且つ高融点である
ことを備えた放電電極として、好適な金属材料は見つけ
られていない。またこれ以外にレーザ放電室を流れるレ
ーザガスの流量を多くしてレーザ放電室内が酸化物によ
り汚染されることを防止することが行われているが、こ
れは、レーザガスの消費量を増大し、レーザ発振器のラ
ンニングコストの高騰を招くことになる。

本発明は、従来の炭酸ガスレーザ発振器に於ける上述の
如き問題点に鑑み、放電電極の酸化によるレーザ出力の
低下を回避するよう改良された炭酸ガスレーザ発振器を
提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上述の如き目的は、本発明よれば、放電によりレーザガ
スの励起を行う炭酸ガスレーザ発振器に於て、前記レー
ザガスは水素ガスを含んでいることを特徴とする炭酸ガ
スレーザ発振器によって達成される。

（作用） 本発明による炭酸ガスレーザ発振器に於ては、炭酸ガス
以外に水素ガスを含んだ混合ガスが用いられることによ
り、酸化された放電電極に対して還元作用が生じるよう
になり、放電電極の酸化進行が抑制される。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明による炭酸ガスレーザ発振器の一つの実
施例を示している。炭酸ガスレーザ発振器は、ガラス管
等により構成されたレーザ放電管１を有しており、レー
ザ放電管１の両端部には各々光共振器としての反射鏡３
及び５が取付けられている。反射鏡３と５の何れか一つ
はハーフミラとして構成されてレーザビームの出力ミラ
ーをなしている。

レーザ放電管１がその管内に構成するレーザ放電室７に
はアノード電極９とカソード電極１１とが管長方向に互
いに隔置して固定配置されている。

アノード電極９及びカソード電極１１は、従来と同様に
、モリブデン、タングステン等により構成されている。

アノード電極９とカソード電極１１には電源回路１３よ
り所定の高電圧が印加され、該両者間にてレーザガスの
放電励起のための放電が行われるようになっている。

レーザ放電管１の一方の端部近傍にはレーザガス人口１
５が、また他方の端部近傍にはレーザガス出口１７が各
々設けられており、レーザガス人口１５とレーザガス出
口１７とは途中にレーザガス冷却用の熱交換器１９とレ
ーザガス循環用のブロワ２１とを含むレーザガス循環通
路２３によって互いに連通接続されている。これにより
レーザガスは、レーザガス入口１５よりレーザ放電管１
のレーザ放電室７内に流入し、レーザ放電室７を管長方
向に流れてレーザガス出口１７よりレーザガス循環通路
２３に戻り、そして再びレーザガス人口１５よりレーザ
放電室７に供給されることになる。

レーザガス循環通路２３には途中に開閉弁２５を含むレ
ーザガス供給管２７によってレーザガスボンベ２９が接
続され、レーザガスボンベ２９より新しいレーザガスを
供給されるようになっている。レーザガスボンベ２９は
炭酸ガス（ＣＯ２）とヘリウムガス（Ｈｅ）と窒素ガス
（Ｎ２）に加えて水素ガス（Ｎ２）を互いに適宜の比率
をもって混合してなる混合ガスを貯容している。この混
合ガス中の水素ガスの混合比率は全体の数％程度であっ
てよい。

これによりレーザ媒質としてレーザ放電室７に与えられ
るレーザガス（混合ガス）は炭酸ガスとヘリウムガスと
窒素ガス以外に水素ガスを含んだものになる。

このことからアノード電極９或いはカソード電極１１の
表面にて酸化が生じても、この酸化物とレーザガス中の
水素ガスとの還元反応からして、酸化物は元の電極構成
金属に戻るようになる。

アノード電極９及びカソード電極１１がモリブデンで構
成されている場合には、下式に示されている如き化学反
応が生じる。

ＭｏＯ’２　　＋２Ｈ２、Ｍｏ＋２Ｈ２０Ｍ　ｏ　０３
　　＋　３　Ｈ２、Ｍ　ｏ　＋　３　Ｈ２０上述の如き
化学反応式より明らかな如く、酸化されたモリブデンＭ
ｏＯ２、ＭｏＯ３はレーザガス中に含まれているＨ２に
より還元されて元のＭｏに戻り、またこれと同時にＨ２
０が生成される。Ｈ２０は発振器内に吸湿材等を配置す
ることにより強制的に除去することができ、結局、放電
電極の酸化物をＨ２により元の金属に戻すことができる
。

第２図は再始動時に於けるレーザ出力の立上り特性を示
している。第２図に於て、実線は従来の一般的な炭酸ガ
スレーザ発振器に於ける立上り特性を、破線は本発明に
於ける如くレーザガスに水素ガスを添加した場合に於け
る立上り特性を示している。従来のものに於ては、始動
直後にレーザ出力が急激に著しく低下しているのは、放
電による急激な温度上昇により放電電極の酸化作用と揮
発の作用が生じ、揮発された酸化物が放電状態を悪化さ
せていることに起因していると考えられ、この後に揮発
される酸化物が低減し、レーザガスの交換が行われるこ
とがらレーザ出力が徐々に回復すると見られる。これに
対しレーザガスに水素ガスが混入されていれば、放電電
極に於ける酸化物の発生量が少なく、これに伴いこれの
揮発が少いから、始動直後に於てレーザ出力がドロップ
ダウンすることがなく、レーザ出力が安定する。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、
本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

［発明の効果］ 上述の如き実施例の説明から理解されるように、本発明
による炭酸ガスレーザ発振器に於ては、炭酸ガス以外に
、水素ガスを含んだ混合ガスが用いられることにより、
酸化された放電電極に対して還元作用が生じるようにな
り、放電電極の酸化進行が抑制され、これによって長゛
時間放置後の立上り特性が改善され、電源投入から、レ
ーザ加工機としての加工までの時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による炭酸ガスレーザ発振器の一つの実
施例を示す概略構成図、第２図は本発明による炭酸ガス
レーザ発振器と従来の炭酸ガスレーザ発振器とに於ける
再始動時のレーザ出力の立上り特性を示すグラフである
。 １・・・レーザ放電管　　　　７・・・レーザ放電室９
・・・アノード電極　　　　１１・・・カソード電極１
５・・・レーザガス人口　　１７・・・レーザガス出口
２３・・・レーザガス循環通路 ２９・・・レーザガスボンベ 代理人　弁理士　　三　好　秀　和 トレーザ放電管 ９・・・アノード電極 １５・・・レーザガス人口 ２３・・・レーザガス循環通路 ２９・・・レーザガスボンベ ７・・・レーザ放電室 １１・・カソード電極 １７・・・レーザガス出口 第１　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放電によりレーザガスの励起を行う炭酸ガスレーザ発振
   器に於て、前記レーザガスは水素ガスを含んでいること
   を特徴とする炭酸ガスレーザ発振器。