JPH0460356B2 - - Google Patents
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- JPH0460356B2 JPH0460356B2 JP59072595A JP7259584A JPH0460356B2 JP H0460356 B2 JPH0460356 B2 JP H0460356B2 JP 59072595 A JP59072595 A JP 59072595A JP 7259584 A JP7259584 A JP 7259584A JP H0460356 B2 JPH0460356 B2 JP H0460356B2
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- Japan
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- electrodes
- discharge chamber
- gas laser
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- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
- H01S3/0385—Shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
- H01S3/09713—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
- H01S3/09716—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation by ionising radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
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- H01S3/0384—Auxiliary electrodes, e.g. for pre-ionisation or triggering, or particular adaptations therefor
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、長く引き伸ばされた形のガス充填
放電室の両方の端面にそれぞれ一つの光学部品が
共通軸（レーザー光軸）上に設けられ、放電室内
には光軸に沿つて拡がる二つの電極の主陽極およ
び主陰極として設けられ、主陽極と主陰極の間の
主放電室の両方の開放区域には誘電体被覆で包ま
れた導体から成り光軸に平行に伸びる補助電極が
少くとも二つ設けられ、主電極と補助電極の印加
電圧を制御する制御ユニツトが設けられている横
励起ガスレーザーに関するものである。
放電室の両方の端面にそれぞれ一つの光学部品が
共通軸（レーザー光軸）上に設けられ、放電室内
には光軸に沿つて拡がる二つの電極の主陽極およ
び主陰極として設けられ、主陽極と主陰極の間の
主放電室の両方の開放区域には誘電体被覆で包ま
れた導体から成り光軸に平行に伸びる補助電極が
少くとも二つ設けられ、主電極と補助電極の印加
電圧を制御する制御ユニツトが設けられている横
励起ガスレーザーに関するものである。
この種のガスレーザーの一つは特開昭57−
88789号公報により公知である。
88789号公報により公知である。
よく知られているように横励起レーザー（TE
レーザー）はレーザー光軸に平行に拡がつた二つ
の電極の間の大きな容積に亘つて均一な放電が発
生するときに限つてその全出力に到達する。従つ
てレーザー放電室内には電場の集中がなく、又各
放電の発生前に充分な数の自由電子が存在するよ
うに注意しなければならない。
レーザー）はレーザー光軸に平行に拡がつた二つ
の電極の間の大きな容積に亘つて均一な放電が発
生するときに限つてその全出力に到達する。従つ
てレーザー放電室内には電場の集中がなく、又各
放電の発生前に充分な数の自由電子が存在するよ
うに注意しなければならない。
これらの条件を満たすため上記の文献には次の
電極系が提案されている。すなわち二つの長く引
伸ばされた形の中実電極を主電極としてそれぞれ
の対電極に向つてふくらませ、外側面にそれぞれ
一つの誘電体被覆棒電極を設ける。この電極系で
レーザーの動作に際してまず主電極とそれに所属
する補助電極の間にコロナ放電が発生する。この
放電により紫外線が放出され、充填ガスをイオン
化して主放電を誘起する。この種の電極系は比較
的簡単に実現することができるが、所属電極の形
状と位置を相互に精確に適合させなければならな
い。更にイオン化効果が高いガス圧力と比較的低
い電圧においてもアーク放電を確実に防止するに
は必ずしも充分でないことも示されている。
電極系が提案されている。すなわち二つの長く引
伸ばされた形の中実電極を主電極としてそれぞれ
の対電極に向つてふくらませ、外側面にそれぞれ
一つの誘電体被覆棒電極を設ける。この電極系で
レーザーの動作に際してまず主電極とそれに所属
する補助電極の間にコロナ放電が発生する。この
放電により紫外線が放出され、充填ガスをイオン
化して主放電を誘起する。この種の電極系は比較
的簡単に実現することができるが、所属電極の形
状と位置を相互に精確に適合させなければならな
い。更にイオン化効果が高いガス圧力と比較的低
い電圧においてもアーク放電を確実に防止するに
は必ずしも充分でないことも示されている。
イオン化作用は電極形状の変更により改善する
ことができる。例えば米国特許第4240044号明細
書中に検討されているように補助電極を湾曲した
主電極表面の頂点に近づけ、同時に主電極には細
長いくぼみを作つておくことができる。しかし主
放電に対する条件自体は余り軽減されないからこ
の方策は狭い範囲に限定される。
ことができる。例えば米国特許第4240044号明細
書中に検討されているように補助電極を湾曲した
主電極表面の頂点に近づけ、同時に主電極には細
長いくぼみを作つておくことができる。しかし主
放電に対する条件自体は余り軽減されないからこ
の方策は狭い範囲に限定される。
板の形の補助電極を使用し、主電極によつて区
画された主放電室の両方の開放側面をこの補助電
極板によつて閉鎖し、内側は別の絶縁板によつて
閉鎖することにより良い結果が得られることが文
献（Optics Communication，44，1982，p.125）
に発表されている。寸法を正しく選定すると板電
極の表面全体がコロナ放電で覆われ、大面積の紫
外線発光源となる。しかし板の厚さの最適値が主
電極の形状によつて敏感に変化し、その上充填ガ
スの種類と圧力に関係するという不満足さが残さ
れている。板が薄過ぎると絶縁物の表面に沿面放
電が起り、厚過ぎるとコロナ放電に移されるエネ
ルギーが低下し充分なイオン化が行われなくな
る。一連のレーザーパラメーターを互に適合させ
ることはこれまで成功しなかつた。更にレーザー
が閉鎖された放電室を使用するものであると、時
間と共に充填ガスの各成分の分圧が絶対的にも相
対的にも変化するため別の困難な問題が起る。更
に別の欠点は、頻繁なパルス繰返しの場合に必要
となる主放電室とその周囲との間のガスの交換を
板電極が妨害することである。
画された主放電室の両方の開放側面をこの補助電
極板によつて閉鎖し、内側は別の絶縁板によつて
閉鎖することにより良い結果が得られることが文
献（Optics Communication，44，1982，p.125）
に発表されている。寸法を正しく選定すると板電
極の表面全体がコロナ放電で覆われ、大面積の紫
外線発光源となる。しかし板の厚さの最適値が主
電極の形状によつて敏感に変化し、その上充填ガ
スの種類と圧力に関係するという不満足さが残さ
れている。板が薄過ぎると絶縁物の表面に沿面放
電が起り、厚過ぎるとコロナ放電に移されるエネ
ルギーが低下し充分なイオン化が行われなくな
る。一連のレーザーパラメーターを互に適合させ
ることはこれまで成功しなかつた。更にレーザー
が閉鎖された放電室を使用するものであると、時
間と共に充填ガスの各成分の分圧が絶対的にも相
対的にも変化するため別の困難な問題が起る。更
に別の欠点は、頻繁なパルス繰返しの場合に必要
となる主放電室とその周囲との間のガスの交換を
板電極が妨害することである。
この発明の目的は、合理的な方法で製作し組立
てることができ、主電極、ガスの圧力と種類およ
び印加電圧に関して比較的自由な選択を許し、頻
繁にパルスを繰り返す閉鎖式レーザーとしても好
適であるガスレーザーを提供することである。
てることができ、主電極、ガスの圧力と種類およ
び印加電圧に関して比較的自由な選択を許し、頻
繁にパルスを繰り返す閉鎖式レーザーとしても好
適であるガスレーザーを提供することである。
この目的は特許請求の範囲第１項に特徴として
挙げたレーザー構成とすることによつて達成され
る。
挙げたレーザー構成とすることによつて達成され
る。
この発明の作用効果は主放電室の全長にわたつ
て均一な予備イオン化が得られる点にある。この
ため２つの補助電極が配置され、その間に主放電
室の全長にわたつてコロナ放電が良好に発生する
ようにされている。共通の誘電体被覆は一方では
放電の均一化に補助的に作用し、他方ではレーザ
ーの寿命に好適に作用する。なぜならコロナ放電
は主放電室に向いた側の被覆表面に生じるからで
あり、その際電極間には中間室が存在しなくなる
ので、寸法又は材料上の不均一性が放電の不均一
性を増長するようなこともなくなるからである。
このようにして共通の誘電体被覆はレーザー出力
を一層高めることができるという驚くべき作用効
果が得られる。更に従来技術においては強力な放
電区域は電極間にあり、変換すべきエネルギーに
比して主放電室にわずかな光しか放出できなかつ
たのに対し、この発明ではこのような強力な放電
を回避することによりレーザーの寿命を高めるこ
とができる。すなわち公知の点弧補助手段による
強力な放電によつては多量のレーザーガスが分解
されるが、この発明におけるごく弱い放電ではレ
ーザーガスの分解は従来技術に比して明らかに減
少する。従つてこの発明による電極構成により高
い出力と十分な寿命を備えた密閉型レーザー（シ
ールド・オフ・レーザー）を製造することができ
る。
て均一な予備イオン化が得られる点にある。この
ため２つの補助電極が配置され、その間に主放電
室の全長にわたつてコロナ放電が良好に発生する
ようにされている。共通の誘電体被覆は一方では
放電の均一化に補助的に作用し、他方ではレーザ
ーの寿命に好適に作用する。なぜならコロナ放電
は主放電室に向いた側の被覆表面に生じるからで
あり、その際電極間には中間室が存在しなくなる
ので、寸法又は材料上の不均一性が放電の不均一
性を増長するようなこともなくなるからである。
このようにして共通の誘電体被覆はレーザー出力
を一層高めることができるという驚くべき作用効
果が得られる。更に従来技術においては強力な放
電区域は電極間にあり、変換すべきエネルギーに
比して主放電室にわずかな光しか放出できなかつ
たのに対し、この発明ではこのような強力な放電
を回避することによりレーザーの寿命を高めるこ
とができる。すなわち公知の点弧補助手段による
強力な放電によつては多量のレーザーガスが分解
されるが、この発明におけるごく弱い放電ではレ
ーザーガスの分解は従来技術に比して明らかに減
少する。従つてこの発明による電極構成により高
い出力と十分な寿命を備えた密閉型レーザー（シ
ールド・オフ・レーザー）を製造することができ
る。
この発明によるガスレーザーは特に移動式のレ
ーザー距離測定装置に対して好適である。
ーザー距離測定装置に対して好適である。
この発明の種々の実施態様は特許請求の範囲第
２項以下に示されている。
２項以下に示されている。
実施例についてこの発明を更に詳細に説明す
る。
る。
図面はこの発明の種々の実施例の概略を示すも
ので、この発明を理解するのに必ずしも必要でな
い部分、例えば光結合部品等は除かれている。
ので、この発明を理解するのに必ずしも必要でな
い部分、例えば光結合部品等は除かれている。
第１図に示したレーザーはパルス動作のTEガ
スレーザーであつて、例えば距離計に使用され
る。円筒形の放電容器１の両端面は図に示されて
いない共振器反射鏡によつて閉鎖される。この二
つの反射面によつて図に点２をもつて象徴的に示
されている光軸か決定される。この軸の上と下に
主陰極３と主陽極４が設けられているが、これら
の電極はレーザー管の長さのほぼ全体に亘つて伸
び、互に特定の間隔を保つて平行している。よく
知られているように電極の表面はふくらんでい
て、電極間の空間に電場の不均一性ができるだけ
生じないようになつている。容器壁を通して導か
れた導線５，６により電極が外部回路に結ばれ
る。軸２の左と右にはそれぞれ補助陰極７又は８
と補助陽極９又は１０があり、これらの補助電極
はいずれも軸２に平行に伸びる誘電体中空円筒１
１から成り、その内壁面は電気導体１２で覆われ
ている。放電容器１内の空室にはレーザー混合ガ
スが満たされる。
スレーザーであつて、例えば距離計に使用され
る。円筒形の放電容器１の両端面は図に示されて
いない共振器反射鏡によつて閉鎖される。この二
つの反射面によつて図に点２をもつて象徴的に示
されている光軸か決定される。この軸の上と下に
主陰極３と主陽極４が設けられているが、これら
の電極はレーザー管の長さのほぼ全体に亘つて伸
び、互に特定の間隔を保つて平行している。よく
知られているように電極の表面はふくらんでい
て、電極間の空間に電場の不均一性ができるだけ
生じないようになつている。容器壁を通して導か
れた導線５，６により電極が外部回路に結ばれ
る。軸２の左と右にはそれぞれ補助陰極７又は８
と補助陽極９又は１０があり、これらの補助電極
はいずれも軸２に平行に伸びる誘電体中空円筒１
１から成り、その内壁面は電気導体１２で覆われ
ている。放電容器１内の空室にはレーザー混合ガ
スが満たされる。
レーザーの各部分に対しては次の材料と寸法が
考えられている。
考えられている。
容器１はAI2O3で作られ、長さ約25cm、内径約
10cmである。両方の主電極はCrNi鋼で作られ、
補助電極７，８，９，１０は例えば内面が金属化
されたAI2O3成形管とする。充填ガスはCO2レー
ザーの場合例えばCO2：N2：He＝15：15：70の
混合ガスで、充填圧は1000mbarである。
10cmである。両方の主電極はCrNi鋼で作られ、
補助電極７，８，９，１０は例えば内面が金属化
されたAI2O3成形管とする。充填ガスはCO2レー
ザーの場合例えばCO2：N2：He＝15：15：70の
混合ガスで、充填圧は1000mbarである。
レーザーの動作回路の最も簡単なものを第２図
に示す。コンデンサ１３はトリガ可能の火花間隙
１５を通して主電極３と４に結ばれ、補助電極は
主電極に並列に接続されている。抵抗１４は電位
結合用のものである。
に示す。コンデンサ１３はトリガ可能の火花間隙
１５を通して主電極３と４に結ばれ、補助電極は
主電極に並列に接続されている。抵抗１４は電位
結合用のものである。
この発明のレーザー装置により既に10％以上の
効率が達成されている。
効率が達成されている。
第３図と第４図にはそれぞれ異る実施例が示さ
れている。
れている。
第３図のレーザーは光軸の両側にそれぞれ二つ
の補助電極対が設けられ、これら二つの電極対が
共通の誘電体被覆１６又は１７で包まれ、被覆と
レーザー容器が組合わされて一つの成形体１８を
構成している点が第１図のものと異つている。隣
り合せた補助電極は、一方は主陰極に他方は主陽
極に接続され、最上部の両方の導体は下方の主電
極に、最下部の両方の導体は上方の主電極に結ば
れる。
の補助電極対が設けられ、これら二つの電極対が
共通の誘電体被覆１６又は１７で包まれ、被覆と
レーザー容器が組合わされて一つの成形体１８を
構成している点が第１図のものと異つている。隣
り合せた補助電極は、一方は主陰極に他方は主陽
極に接続され、最上部の両方の導体は下方の主電
極に、最下部の両方の導体は上方の主電極に結ば
れる。
第４図のレーザーは一回折りたたまれた光軸
２′，２″を持つ。図には並べて設けられ中間壁で
隔離された二つの主電極対３′，４′と３″，４″が
示されている。中間壁と放電室の両方の外壁には
それぞれ二つの補助電極対が集積されている。中
間壁の補助電極が両方の壁面にコロナ放電を発生
させる。
２′，２″を持つ。図には並べて設けられ中間壁で
隔離された二つの主電極対３′，４′と３″，４″が
示されている。中間壁と放電室の両方の外壁には
それぞれ二つの補助電極対が集積されている。中
間壁の補助電極が両方の壁面にコロナ放電を発生
させる。
この発明は図示の実施例に限定されるものでは
ない。補助電極部分に有効なコロナ放電を発生さ
せることが主要な点であるから、特に構成に関し
ては広い変更の余地がある。例えば主電極を別の
断面形状とすること、補助電極を中実体とするこ
と、放電容器を電気導体で作ること、装置に非対
称性を導入すること等が可能である。更に放電回
路に例えばLC要素を追加して主放電を先行する
コロナ放電に対して更に遅らせることも専門家に
まかされていることである。
ない。補助電極部分に有効なコロナ放電を発生さ
せることが主要な点であるから、特に構成に関し
ては広い変更の余地がある。例えば主電極を別の
断面形状とすること、補助電極を中実体とするこ
と、放電容器を電気導体で作ること、装置に非対
称性を導入すること等が可能である。更に放電回
路に例えばLC要素を追加して主放電を先行する
コロナ放電に対して更に遅らせることも専門家に
まかされていることである。
別の種類のレーザー例えばエクシマ・レーザー
を使用することも考えられる。
を使用することも考えられる。
第１図はこの発明の第一の実施例の断面図、第
２図はこの実施例の動作回路図であり、第３図と
第４図はこの発明の第二と第三の実施例の断面図
である。 各図面において、１……レーザー放電容器、
３，４……主電極、７，８……補助陰極、９，１
０……補助陽極。
２図はこの実施例の動作回路図であり、第３図と
第４図はこの発明の第二と第三の実施例の断面図
である。 各図面において、１……レーザー放電容器、
３，４……主電極、７，８……補助陰極、９，１
０……補助陽極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ａ 長く引き伸ばされた形のガス充填放電室
１の両方の端面にそれぞれ一つの光学部品が共
通の光軸２上に設けられ、 ｂ 放電室内には二つの電極、すなわち主陰極３
と主陽極４がそれぞれ光軸に沿つて伸び、その
際該光軸は主陰極と主陽極の間の主放電室内を
伸びており、 ｃ 主放電室の少くとも一方の開放区域に誘電体
被覆１１で包まれた導体１２から成る少くとも
二つの補助電極７〜１０が光軸に平行に伸びて
おり、 ｄ ガスレーザーの動作中主陰極と主陽極を異な
る電位に置いて両者の間に主放電が生じるよう
に作用する制御ユニツトが設けられ、 ｅ 該制御ユニツトは補助電極を、主放電室のガ
スを予備イオン化する放電が生じるような電位
に置く ようにした横励起ガスレーザーにおいて、 ｆ 少くとも一つの補助陰極７，８と少くとも一
つの補助陽極９，１０とが互いに近接して設け
られ、ガスレーザーの動作中両者の間にコロナ
放電が発生するように互いに異なる電位に置か
れ、 ｇ 主放電室の両側の開放区域内に置かれている
補助電極７，９；８，１０がそれぞれ共通の誘
電体被覆１６，１７を備えている ことを特徴とする横励起ガスレーザー。 ２ 補助陰極７，８が主電極３，４の一方と、補
助陽極９，１０がその他方と電気的に結ばれてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ガスレーザー。 ３ 主放電室の両側の開放区域内にそれぞれ少く
とも一つの補助陽極９，１０の中の一つと補助陰
極７，８の中の一つから成る補助電極対が置かれ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
は第２項記載のガスレーザー。 ４ 共通の誘電体被覆１６，１７の主放電室に向
う側が凹んだ断面曲線となつていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第３項の一つに記
載のガスレーザー。 ５ 補助電極７，８，９，１０が放電室１の側壁
に集積構造としてまとめられていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項乃至第４項の一つに記
載のガスレーザー。 ６ 主放電室の両側の開放区域の一方に多数の補
助電極対が設けられる場合、補助電極７，８，
９，１０のそれぞれが交互に補助陰極と補助陽極
になることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第５項の一つに記載のガスレーザー。 ７ 補助電極７，８，９，１０がそれぞれ主電極
３，４の一つと電気的に直接結合されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の
一つに記載のガスレーザー。 ８ 少くとも二つの主電極対３′，４′および３″，
４″が並び合つて設けられ、これらの主電極対の
間に少くとも一つの補助電極対が設けられること
を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項の
一つに記載のガスレーザー。 ９ 主電極３，４が第一平面に対して鏡映対称に
配置され、補助電極７，８，９，１０が第一平面
に直交する第二平面に対して鏡映対称に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第８項の一つに記載のガスレーザー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE33138117 | 1983-04-15 | ||
| DE19833313811 DE3313811A1 (de) | 1983-04-15 | 1983-04-15 | Transversal angeregter gaslaser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59200480A JPS59200480A (ja) | 1984-11-13 |
| JPH0460356B2 true JPH0460356B2 (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=6196556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072595A Granted JPS59200480A (ja) | 1983-04-15 | 1984-04-11 | 横励起ガスレ−ザ− |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4613971A (ja) |
| EP (1) | EP0122597B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59200480A (ja) |
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