JPH047111B2 - - Google Patents

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JPH047111B2
JPH047111B2 JP3985482A JP3985482A JPH047111B2 JP H047111 B2 JPH047111 B2 JP H047111B2 JP 3985482 A JP3985482 A JP 3985482A JP 3985482 A JP3985482 A JP 3985482A JP H047111 B2 JPH047111 B2 JP H047111B2
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waveguide
mirror
electrode
waveguides
laser
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Japanese (ja)
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Katsuji Takasu
Yasuaki Nanaumi
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPH047111B2 publication Critical patent/JPH047111B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/0315Waveguide lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
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    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/07Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
    • H01S3/073Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
    • H01S3/076Folded-path lasers
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    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は導波路形のガスレーザ装置に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a waveguide type gas laser device.

〔発明の技術的背景と問題点〕[Technical background and problems of the invention]

導波路形ガスレーザ装置は近年、急速に開発さ
れるようになつて来た小型で高出力のレーザ装置
であり、特にCO2(炭酸ガス)レーザとしての応
用が期待されている。
Waveguide gas laser devices are small, high-output laser devices that have been rapidly developed in recent years, and are particularly expected to be applied as CO 2 (carbon dioxide) lasers.

CO2レーザの応用分野には大気伝搬を利用した
通信、計測、レーダ等がある。これらの分野への
応用においては広帯域のCW(連続発振)動作や
繰り返えしの早いパルス動作が要求されることが
多い。しかし通常のCO2レーザでは増幅帯域はド
ツプラ幅による50MHz程度しかない。CO2レーザ
を広帯域化するにはガス圧力を高くすることによ
る衝突拡がり(約5MHz/Torr)を利用すれば良
いのであるが、通常のCO2レーザでは高圧力の放
電を得ることが非常に困難である。
Application fields of CO 2 lasers include communication using atmospheric propagation, measurement, and radar. Applications in these fields often require broadband CW (continuous wave) operation or rapidly repeating pulse operation. However, with a normal CO 2 laser, the amplification band is only about 50MHz due to the Doppler width. In order to make a CO 2 laser broadband, it is possible to utilize the collision spread (approximately 5MHz/Torr) by increasing the gas pressure, but it is extremely difficult to obtain a high-pressure discharge with a normal CO 2 laser. It is.

このような問題の解決策として提案されたのが
導波路形ガスレーザ装置である。
A waveguide gas laser device has been proposed as a solution to these problems.

導波路形ガスレーザ装置は放電管径が約1mmと
小さいため、高圧力連続放電が可能となり、最近
では1GHz程度の高帯域化されたCO2レーザが得
られている。また、この導波路形ガスレーザ装置
は管径を小さくしたことにより通常形に比べて高
い利得が得られ、小型、高出力レーザ装置として
も期待されている。
Waveguide-type gas laser devices have a small discharge tube diameter of about 1 mm, making it possible to perform high-pressure continuous discharge, and recently CO 2 lasers with a high bandwidth of about 1 GHz have been obtained. Furthermore, this waveguide type gas laser device has a smaller tube diameter, so it can obtain higher gain than the normal type, and is expected to be used as a small-sized, high-output laser device.

従来の導波路形ガスレーザの大部分のものに使
用されている基本のレーザ励起方法はレーザ導波
路の両端近くに設けられた一対の電極間で装置の
長手方向に沿つて直流放電を生じさせることによ
り行つている。
The basic laser excitation method used in most conventional waveguide gas lasers is to generate a DC discharge along the length of the device between a pair of electrodes located near the ends of the laser waveguide. It is going by.

このような装置では約10kV程度の比較的大き
な直流励起電圧並びにこのために必要な電圧源、
上記の電圧を発生させるための電気回路とを必要
とする。
In such devices, a relatively large DC excitation voltage of approximately 10 kV and the necessary voltage source for this purpose are required.
An electric circuit is required to generate the above voltage.

また、前述の長手方向の電気的放電においては
カソード降下領域中で生ずる様々な効果がいくつ
かの問題をひき起こす。
Also, the various effects that occur in the cathode fall region in the aforementioned longitudinal electrical discharges give rise to several problems.

即ち、第1にカソード・スパツタリングによつ
てカソードは損傷され、装置の寿命が短くなる点
であり、またカソード降下領域中での高電場はレ
ーザ・ガスを解離することである。
Firstly, cathode sputtering damages the cathode and shortens the life of the device, and secondly, the high electric field in the cathode drop region dissociates the laser gas.

更にカソード降下電圧が比較的高いので投入電
力のかなりの部分を消費し、動作効率を低下させ
る。また、高圧電源、電流レギユレータ、安定抵
抗などのようなハードウエアも必要となるが、こ
れは放電維持電圧が高く、また、放電管のインピ
ーダンスが負になるためである。
Additionally, the relatively high cathode drop voltage consumes a significant portion of the input power, reducing operating efficiency. Hardware such as a high-voltage power supply, current regulator, and stabilizing resistor is also required because the sustaining voltage is high and the impedance of the discharge tube is negative.

一方、従来のパルス的横方向放電励起において
は励起パルス期間はアークの発生を防止するため
に十分短くしなければならず、また、大型で高価
なパルス発生用のネツトワークを必要とする欠点
があつた。
On the other hand, in conventional pulsed lateral discharge excitation, the excitation pulse period must be short enough to prevent arcing, and it also has the disadvantage of requiring a large and expensive pulse generation network. It was hot.

これらの難点を克服するため、レーザ発振の方
向と垂直な方向に電圧を印加して放電させる横方
向励起導波路形ガスレーザ装置がすでに考案され
ている。
To overcome these difficulties, a lateral excitation waveguide type gas laser device has already been devised in which a voltage is applied in a direction perpendicular to the direction of laser oscillation to cause discharge.

この場合、陰極と陽極の間の距離が十分短かく
なるので、上述したような長手方向の放電のよう
な高電圧は不要となる。
In this case, the distance between the cathode and the anode is sufficiently short, so that high voltage as in the longitudinal discharge described above is not required.

一方、放電の形式も従来の直流放電やパルス放
電の他にRF(ラジオ周波数)放電励起方式のもの
も考案されている。
On the other hand, as for the discharge format, in addition to the conventional DC discharge and pulse discharge, RF (radio frequency) discharge excitation type has also been devised.

この方式では一般に30MHz〜3GHz程度の周波
数が用いられており、移動度の小さい陽イオンは
電界によつて移動することがほとんどなので、上
述のスパツタリングが起こらない。また、陽空間
電荷も生じないので、カソード降下による電力消
費もなく、高効率のレーザ放電が得られる。
This method generally uses a frequency of about 30 MHz to 3 GHz, and since cations with low mobility are mostly moved by the electric field, the above-mentioned sputtering does not occur. Further, since no positive space charge is generated, there is no power consumption due to cathode drop, and highly efficient laser discharge can be obtained.

ところで、一般にレーザ出力はレーザ媒質の長
さにほぼ比例する。
By the way, generally the laser output is approximately proportional to the length of the laser medium.

従つて、レーザ装置全体の長さをあまり長くす
ることなくその出力を更に大きくするためには、
複数の導波路を反射鏡で折り返えして直列に結ぶ
屈折形の方式が考えられている。
Therefore, in order to further increase the output without increasing the overall length of the laser device,
A refraction type method is being considered in which multiple waveguides are folded back with a reflecting mirror and connected in series.

このような方式の一つとして第1図に示すよう
なZ形放電がすでに考えられている。
As one such method, a Z-shaped discharge as shown in FIG. 1 has already been considered.

即ち、Z形に光路が屈折するように出力ミラー
1、全反射ミラー2、折り返えしミラー3を配設
し、これらミラーにより形成される反射光路部分
に導波路4を設けるもので、導波路4中に励起光
が与えられるとこの光は各ミラー間を反射されて
共振され、レーザが励起されて最後にハーフミラ
ーによる出力ミラー1を通つて外部へレーザ光5
が出力される仕組みとなつている。
That is, an output mirror 1, a total reflection mirror 2, and a folding mirror 3 are arranged so that the optical path is refracted in a Z shape, and a waveguide 4 is provided in the reflected optical path portion formed by these mirrors. When excitation light is applied to the wave path 4, this light is reflected between each mirror and resonates, the laser is excited, and finally the laser beam 5 is transmitted to the outside through the output mirror 1 formed by a half mirror.
The system is such that it is output.

しかしながら、この方法は空間の利用率が悪
く、従つて、冷却効率も悪くなるので、導波路形
レーザの特徴である小型、高効率と言うメリツト
を活かしきれない。
However, this method has poor space utilization and therefore poor cooling efficiency, so it cannot take advantage of the advantages of waveguide lasers, such as small size and high efficiency.

また、折り返えしミラー3の反射方向調整も難
しい。
Furthermore, it is difficult to adjust the reflection direction of the folding mirror 3.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、
RF放電横励起導波路形のものにおいて、小型堅
牢な構造を持ち、かつ大出力で高安定な、しかも
めんどうな調整も不安なガスレーザ装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention was made in view of the above circumstances, and
The object of the present invention is to provide a gas laser device of the RF discharge lateral excitation waveguide type, which has a small and robust structure, has a high output, is highly stable, and is not difficult to adjust.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

即ち、本発明は上記目的を達成するために冷却
手段を有するブロツク状の電極ベースの対向する
少なくとも一対の側壁面にそれぞれ電極板を離間
して配設すると共にこの電極板と前記側壁面との
間には適宜間隔で対向する誘電体板を設けて電極
ベース側壁面及び電極板及び誘電体板で包囲され
た両端部の開口される複数の導波路を形成し、こ
れら導波路の端部には反射光軸の一方をその導波
路の軸に一致させてそれぞれ反射鏡を設け、且つ
反射鏡を設け、且つ反射鏡の他方の反射光軸は結
ぶべき導波路の反射鏡に光軸を一致させて各導波
路を直列的に結びまた直列的に結ばれた導波路の
両端には一方に全反射鏡を、また、他方には半透
過鏡を設け、更に前記反射鏡は同一端部の対とな
るものを同一保持体に保持させて配設する構成と
し、各反射鏡の位置が狂いにくいようにし、また
冷却手段によつて冷却を行うことにより放電によ
る発熱の影響を受けにくくして高出力、高安定化
を図る。
That is, in order to achieve the above object, the present invention provides electrode plates that are spaced apart from each other on at least one pair of opposing side wall surfaces of a block-shaped electrode base that has a cooling means, and that the electrode plates and the side wall surfaces are Dielectric plates facing each other are provided at appropriate intervals between them to form a plurality of waveguides that are open at both ends surrounded by the side wall surface of the electrode base, the electrode plate, and the dielectric plate. In this case, a reflecting mirror is provided with one of the reflecting optical axes aligned with the axis of the waveguide, and a reflecting mirror is provided, and the optical axis of the other reflecting optical axis of the reflecting mirror is aligned with the reflecting mirror of the waveguide to be connected. Each waveguide is connected in series, and a total reflection mirror is provided at one end of the waveguides connected in series, and a semi-transmission mirror is provided at the other end. The configuration is such that the paired mirrors are held on the same holder so that the position of each reflecting mirror is difficult to shift, and by cooling with a cooling means, it is less susceptible to the effects of heat generation due to discharge. Aiming for high output and high stability.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例について第2図〜第8
図を参照しながら説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in Figures 2 to 8.
This will be explained with reference to the figures.

第2図は本発明の一実施例におけるレーザ共振
器を構成するミラーの配置構造を示すものであ
り、本発明の中心的概念である折り返えし方法を
説明する分解斜視図である。
FIG. 2 shows the arrangement structure of mirrors constituting a laser resonator in one embodiment of the present invention, and is an exploded perspective view illustrating a folding method that is the central concept of the present invention.

本装置においては各ミラーは仮想直方体の長手
側における各稜線の位置に互いに平行に配置され
る導波路内の光路L1,L2,L3,L4を直列に結合
するような配置関係となるよう前記各稜線の両端
部に設けられる。
In this device, each mirror is arranged in such a manner that the optical paths L 1 , L 2 , L 3 , and L 4 in the waveguide, which are arranged parallel to each other at the position of each ridge line on the longitudinal side of the virtual rectangular parallelepiped, are coupled in series. It is provided at both ends of each of the ridge lines so as to

即ち、図において21はハーフミラー等による
出力ミラーであり、一部の光を反射し、一部の光
を通過させる。22は全反射ミラーであり、これ
ら出力ミラー21及び全反射ミラー22は結ばれ
た導波路で形成される光路全体におけるその両端
に配設される。23a,23b,23cは折り返
えしミラーで、光路を屈折させるものであり、こ
れらのうち、23aは光路L1とL2とを結び、ま
た、23bは光路L2とL3とを結び、23cは光
路L3とL4とを結ぶように設けてある。この折り
返えしミラー23a,23b,23cは一対の反
射鏡を一体の保持台に互いに正確に直角を成すよ
うに固定してあり、反射鏡の位置は結ぶべき2つ
の光路の光軸位置としてある。
That is, in the figure, 21 is an output mirror such as a half mirror, which reflects part of the light and allows part of the light to pass through. 22 is a total reflection mirror, and these output mirror 21 and total reflection mirror 22 are arranged at both ends of the entire optical path formed by the connected waveguides. 23a, 23b, and 23c are folding mirrors that refract the optical path. Of these, 23a connects the optical paths L1 and L2 , and 23b connects the optical paths L2 and L3. , 23c are provided to connect the optical paths L3 and L4 . These folding mirrors 23a, 23b, and 23c are a pair of reflecting mirrors that are fixed to an integrated holding base so as to form exactly right angles to each other, and the positions of the reflecting mirrors are set as the optical axis positions of the two optical paths to be connected. be.

このような構成とすることにより導波路内の光
路中に励起光が与えられるとその光は各ミラーに
より反射されて出力ミラー21と全反射ミラー2
2との間で共振され、レーザ光束LBとして出力
がミラー21より外部へ出射される。
With this configuration, when excitation light is applied to the optical path within the waveguide, the light is reflected by each mirror and passes through the output mirror 21 and the total reflection mirror 2.
2, and the output is emitted from the mirror 21 to the outside as a laser beam LB.

また、このような構成としたことにより光路は
直方体の各稜線位置を辿る形となるため、全体の
大きさが同じなら第1図で示したZ形光路に比べ
光路はより長くとれ、しかも光路形成するために
占有する空間の利用率も高くなる。
In addition, with this configuration, the optical path follows each ridgeline position of the rectangular parallelepiped, so if the overall size is the same, the optical path can be longer than the Z-shaped optical path shown in Figure 1. The utilization rate of the space occupied for the formation is also increased.

第3図は本装置における導波路本体の構成を示
している。図において31はアルミニウムなどの
金属ブロツクで形成された電極ベースであり、こ
の電極ベース31は内部に長手方向に伸び且つ外
部へ連通する冷却水通水孔31aが設けてある。
32a,32b,32c,32dは電極ベース3
1の長手方向外面に所定間隙を持つて平行に配設
された電極板であり、この電極板32a〜32d
は電極ベース31と同材質の金属板体で形成され
ている。電極板は電極ベース31の対向する側面
にそれぞれ二枚、互いに離間して配設され、電極
ベース31との間にはセラミツクスなどのブロツ
ク状の誘電体板33a,33b,33c,33
d,33e,33fを挾むことによつてこれら電
極ベース31及び電極板32a〜32d、誘電体
板33a〜33fにより包囲されて形成される四
本の方形の空間は導波路34a,34b,34
c,34dを形成する。この場合、この導波路3
4a〜34dは断面が1平方ミリメートル程度で
あり、この導波路34a〜34d内にレーザ媒質
であるガス例えばCO2やアルゴン、ネオンなどが
充填される。また、導波路34a〜34dの内壁
は十分に研磨されており、場合によつてはレーザ
の利得を高めるために誘電体などの薄膜をコーテ
イングしても良い。
FIG. 3 shows the configuration of the waveguide body in this device. In the figure, reference numeral 31 denotes an electrode base made of a metal block such as aluminum, and this electrode base 31 is provided with a cooling water passage hole 31a that extends in the longitudinal direction and communicates with the outside.
32a, 32b, 32c, 32d are electrode bases 3
The electrode plates 32a to 32d are arranged parallel to each other with a predetermined gap on the outer surface of the electrode plate 1 in the longitudinal direction.
is formed of a metal plate made of the same material as the electrode base 31. Two electrode plates are disposed on opposite sides of the electrode base 31, spaced apart from each other, and block-shaped dielectric plates 33a, 33b, 33c, 33 made of ceramic or the like are disposed between the electrode base 31 and the electrode base 31.
The four rectangular spaces formed by sandwiching the electrode base 31, the electrode plates 32a to 32d, and the dielectric plates 33a to 33f are waveguides 34a, 34b, 34.
c, 34d are formed. In this case, this waveguide 3
The waveguides 4a to 34d have a cross section of about 1 square millimeter, and the waveguides 34a to 34d are filled with a gas such as CO2 , argon, neon, etc. as a laser medium. Further, the inner walls of the waveguides 34a to 34d are sufficiently polished, and may be coated with a thin film such as a dielectric material in order to increase the laser gain in some cases.

尚、各電極板32a〜32dにはその背面に
RF電界を加えるための電極コネクタ35が設け
られている。
Note that each electrode plate 32a to 32d has a
An electrode connector 35 is provided for applying an RF field.

このような構成において放電を励起させるため
のRF電界は電極ベース31と電極板32a〜3
2dとの間に印加される。これにより上記4つの
導波路34a〜34d内にRF放電が生じ、その
とき発生する光が導波路の端部に設けられた前述
の各ミラー21〜23dにより反射され導波路内
で共振されてレーザが励起され出力される。放電
により発生する熱により導波路本体構成部材は加
熱され、熱膨張によつてミラー21〜23dの各
光軸と導波路34a〜34dの中心軸とのずれが
生じたり、或いは共振器長が変化してレーザ出力
に変動が生ずる。
In such a configuration, the RF electric field for exciting discharge is generated between the electrode base 31 and the electrode plates 32a to 3.
2d. As a result, RF discharge occurs within the four waveguides 34a to 34d, and the light generated at that time is reflected by each of the mirrors 21 to 23d provided at the ends of the waveguides, resonates within the waveguides, and generates a laser beam. is excited and output. The waveguide main body constituent members are heated by the heat generated by the discharge, and thermal expansion causes misalignment between the optical axes of the mirrors 21 to 23d and the central axes of the waveguides 34a to 34d, or changes in the resonator length. This causes fluctuations in laser output.

この変動を少なくするために本装置においては
電極ベース31に冷却水通水孔31aを設け、こ
こに冷却水(他の冷媒でも良い)を通水させ、冷
却を行うようにしている。従つて、放電による熱
は効率良く奪われるため熱膨張は抑えられ、これ
によつて前記レーザ出力変動は抑制されるので、
高安定のレーザ出力が得られる。
In order to reduce this fluctuation, in this device, a cooling water passage hole 31a is provided in the electrode base 31, and cooling water (another coolant may be used) is passed through the hole for cooling. Therefore, heat due to discharge is efficiently removed, so thermal expansion is suppressed, and thereby the laser output fluctuation is suppressed.
Highly stable laser output can be obtained.

第5図は第3図の構成から成る導波路本体をガ
ス封入用外筐41に固定した場合の断面図を示し
たものである。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the waveguide body having the structure shown in FIG. 3 fixed to the gas-filling outer casing 41.

外筐41の内部には100Torr程度のレーザ・ガ
スを封入する。特に封じ切り型ガス・レーザ装置
の場合、ガスの変質やクリーン・アツプなどによ
つて寿命が左右される。また、ガス封入容器の容
積が小さいと放電による発熱によつて内部の温度
が上昇し、レーザ管内部のガス密度分布が変化
し、出力の減少を招く。
A laser gas of about 100 Torr is sealed inside the outer casing 41. Particularly in the case of sealed-off type gas laser equipment, the lifespan is affected by gas deterioration and clean-up. Furthermore, if the volume of the gas-filled container is small, the internal temperature will rise due to heat generation due to discharge, and the gas density distribution inside the laser tube will change, resulting in a decrease in output.

このような影響を小さくするためにガス封入用
外筐41は第5図の如くバツフア空間を大きくと
つてある。
In order to reduce such effects, the gas-filling outer casing 41 has a large buffer space as shown in FIG.

上記の外筐41に固定された第3図の如きレー
ザ導波路本体の両端に第4図に示す如く光路を屈
折させるミラーマウント42,43を装着したも
のが本装置の全体の構造となる。
The overall structure of the present device is such that mirror mounts 42 and 43 for refracting the optical path are attached to both ends of a laser waveguide main body as shown in FIG. 3 fixed to the outer casing 41, as shown in FIG.

ミラーマウント42,43内には第2図で示し
た如き光路上を反射して共振するように第2図で
説明した出力ミラー21、全反射ミラー22、折
返しミラー23a,23b,23cがマウントさ
れ、導波路34a〜34d内の光路を光が反復し
て通過できるようにしてある。また、ミラーマウ
ント42,43にはそれぞれ適宜なる場所に通水
用の孔44a,44b,45a,45bを設けて
前記導波路本体の電極ベース31に設けてある冷
却水通水孔31aと連結してあり、この通水用の
孔44a,44b,45a,45cを介して電極
ベース31に外部より冷却水を通水できるように
してある。
The output mirror 21, the total reflection mirror 22, and the folding mirrors 23a, 23b, and 23c described in FIG. 2 are mounted in the mirror mounts 42 and 43 so as to reflect and resonate on the optical path as shown in FIG. , the light is allowed to repeatedly pass through the optical paths within the waveguides 34a to 34d. Further, the mirror mounts 42 and 43 are provided with water passage holes 44a, 44b, 45a, and 45b at appropriate locations, respectively, and are connected to the cooling water passage hole 31a provided in the electrode base 31 of the waveguide body. Cooling water can be passed from the outside to the electrode base 31 through these water passage holes 44a, 44b, 45a, and 45c.

尚、ミラーマウント42における46はレーザ
光LBの出力孔であり、出力ミラー21の光軸に
中心軸を一致させて形成してある。
Note that 46 in the mirror mount 42 is an output hole for the laser beam LB, and is formed so that its central axis coincides with the optical axis of the output mirror 21.

このように構成したことにより本装置は空間利
用率の高い光路とすることができ、光路長も長く
とれて高出力レーザ光を得ることができる。
With this configuration, the present device can have an optical path with high space utilization efficiency, and can also have a long optical path length to obtain high-output laser light.

即ち、前述したように本装置においては主たる
光路を仮想直方体の4本の長手側稜線に沿う形と
し、ミラーにより各光路を結ぶようにしたため、
光路長は長くとれ、しかも占有する空間の利用率
も高くなる。
That is, as mentioned above, in this device, the main optical path is formed along the four longitudinal ridge lines of the virtual rectangular parallelepiped, and each optical path is connected by a mirror.
The optical path length can be increased, and the utilization rate of the occupied space can also be increased.

また、本装置では中間の光路をつなぐ折り返え
しミラーを一対の反射鏡を用いて対向面が90°の
開きとなる保持台の該対向面に固定させ、これを
ミラーマウント42,43に固定して設けるよう
にしたので、一度各ミラーと導波路との光軸を一
致させて取り付けると輸送中の振動などにより光
軸ずれが生ずるような心配がなくなり、後刻にお
ける光軸調整が不要となる他、導波路本体は冷媒
を通す孔を設けて冷媒を送り、これにより冷却を
行う構成であるため、放電等により生ずる発熱も
抑制されるので動作中に発生する熱による構造物
の膨張も抑えられ、これらに起因する光軸ずれも
抑制される。
In addition, in this device, a folding mirror that connects the intermediate optical path is fixed to the opposing surface of the holding table using a pair of reflecting mirrors, with the opposing surfaces opening at 90 degrees, and this is fixed to the mirror mounts 42 and 43. Since it is fixedly installed, once the optical axes of each mirror and waveguide are aligned and installed, there is no need to worry about optical axis misalignment due to vibration during transportation, and there is no need to adjust the optical axis later. In addition, the waveguide body has a hole through which the refrigerant passes, and this is used for cooling, which suppresses the heat generated by discharge, etc., and prevents the structure from expanding due to the heat generated during operation. The optical axis shift caused by these factors is also suppressed.

また、導波路本体はとり得る光路長の割に小型
となるため、この導波路本体を包囲するガス封入
用の外筐41は導波路本体に比べ比較的大きくし
ても装置が大きくなりすぎるなどの支障が生じな
いから、内部空間も大きくすることができ、レー
ザガスの密度分布等が変化しにくくなるため、レ
ーザ出力が安定するなど、堅牢な構造で安定した
大出力のレーザ光の得られるRF放電横励起導路
型ガスレーザ装置が得られる。
In addition, since the waveguide body is small compared to the possible optical path length, even if the outer casing 41 for gas filling that surrounds the waveguide body is relatively large compared to the waveguide body, the device will become too large. Since no interference occurs, the internal space can be enlarged, and the density distribution of the laser gas is less likely to change, so the laser output is stable.The RF system has a robust structure and can provide stable high-output laser light. A discharge lateral excitation guide type gas laser device is obtained.

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限
定することなく、その要旨を変更しない範囲内で
適宜変形して実施し得るものであり、例えば導波
路本体は第3図構成の他に第6図〜第8図の如き
構成としても良い。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but can be implemented with appropriate modifications within the scope of the gist thereof. It may also be configured as shown in FIGS. 6 to 8.

即ち、第6図は第3図において別体となつてい
た電極板32a,〜32dをそれぞれ片側毎に一
体化し、幅広の電極板61,62で導波路34
a,34bと34c,34dを覆うようにして構
造の簡単化を図るようにしたものである。また、
第7図は断面L字形の一対の電極ベース71,7
2を用い、この電極ベース71,72を組んで方
形筒状に形成し、この方形筒状のものを電極ベー
ス本体73とすると共にこの電極ベース本体73
内側に導波路34a,〜34dを形成するように
したものである。電極ベース本体73の内側対向
面にそれぞれ第3図の場合と同様適宜離間させて
電極板32a,32b,32c,32dを配設
し、且つこれら電極板32a,〜32dと電極ベ
ース本体73の内壁面との隙間を両脇から塞ぎ、
導波路34a,〜34dを形成すると共に電極板
32a〜32dと電極ベース本体73とを電気的
に絶縁する誘電体板33a〜33fを設けてあ
る。
That is, in FIG. 6, the electrode plates 32a and 32d, which were separated in FIG.
A, 34b and 34c, 34d are covered to simplify the structure. Also,
FIG. 7 shows a pair of electrode bases 71, 7 with an L-shaped cross section.
2, the electrode bases 71 and 72 are assembled to form a rectangular cylinder, and this rectangular cylinder is used as an electrode base main body 73.
Waveguides 34a and 34d are formed inside. Electrode plates 32a, 32b, 32c, and 32d are arranged on the inner facing surface of the electrode base body 73, respectively, with appropriate distances as in the case of FIG. Close the gap with the wall from both sides,
Dielectric plates 33a to 33f are provided to form the waveguides 34a to 34d and to electrically insulate the electrode plates 32a to 32d and the electrode base body 73.

このような構成とする電極ベース本体73は導
波路本体の外筐としての機能をも持たせることが
でき、一層構造が簡単となる。
The electrode base main body 73 having such a structure can also function as an outer casing of the waveguide main body, making the structure even simpler.

尚、電極ベース71,72の接合部74,75
は密閉構造とする必要があり、そのために電子ビ
ーム溶接やレーザ溶接などを施こすと良い結果が
得られるが、これらの溶接方法の他にも材料内部
に熱ひずみが残らない接合方法を用いるようにし
ても良い。なお、71a,71b,72a,72
bは冷媒を通す孔である。
Note that the joint parts 74 and 75 of the electrode bases 71 and 72
It is necessary to have a sealed structure, and good results can be obtained by using electron beam welding or laser welding for this purpose, but in addition to these welding methods, it is recommended to use a joining method that does not leave thermal strain inside the material. You can also do it. In addition, 71a, 71b, 72a, 72
b is a hole through which the refrigerant passes.

第8図はある大きさの範囲で任意の半径を有す
る円周上に等分割角度で例えば60きざみの位置に
導波路を形成するようにした例である。
FIG. 8 shows an example in which waveguides are formed at equal division angles, for example, in 60 increments on the circumference of a circle having an arbitrary radius within a certain size range.

即ち、方形のブロツク状の電極ベース81の長
手側面四面に電極ベース81の中心軸より円を描
き60°刻みに円周を分割してその分割位置に導波
路が形成されるよう誘電体板82と電極板83を
設けたもので、基本的な構造においては第3図の
ものと変らない。
That is, a circle is drawn from the central axis of the electrode base 81 on the four longitudinal sides of the rectangular block-shaped electrode base 81, and the circumference is divided into 60° increments, and the dielectric plate 82 is arranged so that waveguides are formed at the divided positions. and an electrode plate 83, and the basic structure is the same as that shown in FIG.

第8図の構成の場合、導波路の数は6本となる
ので更に折り返えしの多重化が成され、導波路の
長さは長くなる。なお81aは冷媒流通用の孔で
ある。
In the case of the configuration shown in FIG. 8, the number of waveguides is six, so folding multiplexing is further performed, and the length of the waveguide becomes longer. Note that 81a is a hole for coolant circulation.

これら各方式により導波路本体は構造のより簡
略化或いは導波路長の伸延が可能となる。
Each of these methods makes it possible to further simplify the structure of the waveguide body or to extend the waveguide length.

尚、また上記実施例において電極ベースは冷却
水等の冷媒を流通させることにより行つている
が、ヒートパイプや半導体冷却素子などを用いた
冷却構造としても良い。
Furthermore, in the above embodiments, the electrode base is cooled by circulating a coolant such as cooling water, but a cooling structure using a heat pipe, a semiconductor cooling element, etc. may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように本発明はガスレーザ装置に
おいて冷却手段を有するブロツク状の電極ベース
の対向する少なくとも一対の側壁面にそれぞれ電
極板を離間して配設すると共にこの電極板と前記
側壁面との間には適宜間隔で対向する誘電体板を
設けて電極ベース側壁面及び電極板及び誘電体板
で包囲された両端部の開口される複数の導波路を
形成し、これら導波路の端部には反射光軸の一方
をその導波路の軸に一致させてそれぞれ反射鏡を
設け且つ反射鏡の他方の反射光軸は結ぶべき導波
路の反射鏡に光軸を一致させて各導波路を直列的
に結び、また、直列的に結ばれた導波路の両端に
は一方に全反射鏡を、また他方には半透過鏡を設
け、且つ前記反射鏡は同一端部側の対となるもの
を同一保持体に保持させて配設する構成とし、前
記電極ベースと電極板との間には高い周波数の電
圧を印加して放電させることにより前記導波路内
に光を励起させ、レーザ光を発生させるようにし
たので、放電距離は短くしかも高周波であるから
放電には高電圧は不要であり、また、導波路は電
極ベースの少なくとも対向する二壁面に複数本設
け、これらを光学的に直列接続したため、装置長
が短くとも長い導波路長が得られ高出力が得られ
る他、空間の利用効率も高く、従つて従来と同出
力であればより小型化を図ることができ、また、
対を成す反射鏡は同一の保持体に固定されて配設
されるため、機械的振動に強く光軸がずれたりせ
ず、また、電極ベースは冷却される構成となつて
いるため、放電による発熱の影響を最小限にとど
め、装置の熱膨張による光軸と導波路中心軸の狂
いを抑制して高安定のレーザ光を得ることができ
るなど優れた特徴を有する導波路形のガスレーザ
装置を提供することができる。
As described in detail above, the present invention provides a gas laser device in which electrode plates are separately disposed on at least one pair of opposing side wall surfaces of a block-shaped electrode base having a cooling means, and the electrode plates and the side wall surfaces are separated from each other. Dielectric plates facing each other are provided at appropriate intervals between them to form a plurality of waveguides that are open at both ends surrounded by the side wall surface of the electrode base, the electrode plate, and the dielectric plate. In this method, each waveguide is connected in series by installing a reflecting mirror with one of the reflecting optical axes aligned with the axis of the waveguide, and with the optical axis of the other reflecting mirror aligned with the reflecting mirror of the waveguide to be connected. Furthermore, at both ends of the series-connected waveguides, one is provided with a total reflection mirror, and the other is provided with a semi-transmission mirror, and the reflection mirrors are paired at the same end. The structure is such that the electrode base and the electrode plate are held by the same holding body, and a high frequency voltage is applied between the electrode base and the electrode plate to cause a discharge, thereby exciting light within the waveguide and generating laser light. Since the discharge distance is short and the frequency is high, high voltage is not required for discharge.In addition, multiple waveguides are provided on at least two opposing walls of the electrode base, and these are optically connected in series. Therefore, even if the device length is short, a long waveguide length can be obtained and high output can be obtained, and space utilization efficiency is also high.
Since the pair of reflecting mirrors are fixed to the same holder, they are resistant to mechanical vibrations and their optical axes will not shift, and since the electrode base is configured to be cooled, We have developed a waveguide-type gas laser device that has excellent features such as minimizing the effects of heat generation and suppressing misalignment between the optical axis and the center axis of the waveguide due to thermal expansion of the device to obtain highly stable laser light. can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来方式の光路構成を示す図、第2図
は本発明装置の光路構成とミラーの各配置及び構
造を説明するための図、第3図は本発明装置にお
ける導波路本体の構造を示す斜視図、第4図は本
発明の全体的構成を示す斜視図、第5図は第4図
の断面構造を示す図、第6図〜第8図は導波路本
体の他の構成例を示す断面図である。 1,21……出力ミラー、2,22……全反射
ミラー、3,23a,23b,23c……折り返
えしミラー、31,71,72,81……電極ベ
ース、31a,71a,71b,72a,72
b,81a……孔、32a,32b,32c,3
2d,61,62,83……電極板、33a,〜
33f,82……誘電体板、41……筐体。
Fig. 1 is a diagram showing the optical path configuration of the conventional method, Fig. 2 is a diagram for explaining the optical path configuration and the arrangement and structure of the mirrors of the device of the present invention, and Fig. 3 is the structure of the waveguide body in the device of the present invention. FIG. 4 is a perspective view showing the overall configuration of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view of FIG. 4, and FIGS. 6 to 8 are other configuration examples of the waveguide body. FIG. 1, 21... Output mirror, 2, 22... Total reflection mirror, 3, 23a, 23b, 23c... Returning mirror, 31, 71, 72, 81... Electrode base, 31a, 71a, 71b, 72a, 72
b, 81a... hole, 32a, 32b, 32c, 3
2d, 61, 62, 83...electrode plate, 33a, ~
33f, 82...dielectric plate, 41...casing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ガスレーザ装置において、冷却手段を有する
ブロツク状の電極ベースの対向する少なくとも一
対の側壁面にそれぞれ電極板を離間して配設する
と共にこの電極板と前記側壁面との間には適宜間
隔で対向する誘電体板を設けて電極ベース側壁面
及び電極板及び誘電体板で包囲された両端部の開
口される複数の導波路を形成し、これら導波路の
端部には反射光軸の一方をその導波路の軸に一致
させてそれぞれ反射鏡を設け、且つ反射鏡の他方
の反射光軸は結ぶべき導波路の反射鏡に光軸を一
致させることにより各導波路を直列的に結びま
た、この直列的に結ばれた導波路の両端には一方
に光を全反射させる全反射鏡を、また他方には半
透過鏡を設け、且つ前記反射鏡は同一端部側の対
となるものを同一保持体に保持させて配設する構
成とし、前記電極ベースと電極板との間には高い
周波数の電圧を印加して放電させることによりレ
ーザ光の励起を行うようにしたことを特徴とする
ガスレーザ装置。
1. In a gas laser device, electrode plates are arranged spaced apart from each other on at least one pair of opposing side wall surfaces of a block-shaped electrode base having a cooling means, and the electrode plates and the side wall surfaces are arranged facing each other at an appropriate interval. A dielectric plate is provided to form a plurality of waveguides with openings at both ends surrounded by the side wall surface of the electrode base, the electrode plate, and the dielectric plate, and one of the reflective optical axes is connected to the end of these waveguides. Each waveguide is connected in series by providing a reflecting mirror to match the axis of the waveguide, and by aligning the optical axis of the other reflecting mirror with the reflecting mirror of the waveguide to be connected. At both ends of the waveguides connected in series, a total reflection mirror that totally reflects the light is provided on one side, and a semi-transmission mirror is provided on the other side, and the reflecting mirrors are paired at the same end. The electrodes are arranged so as to be held by the same holding body, and a high frequency voltage is applied between the electrode base and the electrode plate to cause a discharge, thereby exciting the laser beam. Gas laser equipment.
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