JPH0480977A - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ励起空間以外の部分が、大気中に配置
されているレーザ発振器に関するものである。

（従来の技術） 一般に、レーザ発振器において使用されるレーザ発振器
は、レーザ励起空間の両側に共振器ミラを配置して構成
されているが、波長の選択が可能なレーザ発振器等では
、共振器ミラーの支持機構か複雑なものとなるため、発
振器筐体内にレーザ励起空間を収納し、共振器ミラーを
外置きにする場合が多い。この様なレーザ発振器の一例
として、第３図に波長選択型ＴＥＡ−Ｃｏ２レーサ発振
器の構成を示した。即ち、発振器筐体１内にレーザ励起
空間２か収納され、大気と隔離されている。一方、発振
器筐体１の外部には、リアミラー５及び出力ミラー６か
ら成る一対の共振器ミラーが、発振器筐体１を挟んで大
気中に配設されている。また、発振器筐体１には、前記
共振器ミラーとの対向面に、それぞれウィンド４，４が
設けられている。なお、共振器ミラーを構成するりアミ
ラー５としては、波長の選択か可能なりレーティング（
回折格子）か用いられ、また、出力ミラー６としては、
発振波長に対して半透過性を有するミラー（例えは、Ｚ
ｎ５ｅミラー等）が用いられている。

この様な構成を有する従来のレーザ発振器は、リアミラ
ー５を支持・調整するための複雑な機構を外置きにてき
るため、レーザ励起空間のシール性に悪影響を与えるこ
ともなく、また、その調整作業等も容易に行えるといっ
た利点があった。さらに、発振器筐体１を共通化し、外
置きの共振器ミラーを適宜変更することによって、同一
の発振器で種々の仕様に対応できるレーザ光を作り出す
ことも可能であった。

ところで、レーザ光には、その発振波長によりそれぞれ
の吸収ガスか存在する。例えは、炭酸ガスレーザの代表
的な発振波長１０．６μｍでは、励起されていないＣＯ
□ガス、Ｓ　Ｆ　ｂガス、フロンなどの有機溶剤、水蒸
気（Ｒ２０）等が挙けられる。

また、第４図に示した様なモデル化した安定形共振器の
発振特性は、次式により計算する二とかできる。（参考
文献：Ｌａ５ｅｒ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｊｏｓ
ｅｐｈ　　Ｔ、Ｖｅｒｄｅｙｅｎ著） ここで、Ｓ：ビーム断面積 Ｉｓ：飽和パラメータ ｇｏ　：小信号利得係数 Ｒ・　：リアミラーの反射率 Ｒ２：出力ミラーの反射率 Ω：レーザ励起空間長 Ａ、、Ａ２　：レーザ光を外に出す時 の損失 Ｔｗｌ　　Ｔｗ２：伝播に伴なう因子 （回折損失、ミラーの吸収損失、 レーザガス等による吸収等の 損失を合わせた因子） 即ち、（１）式より、上記の吸収ガスが発振器筐体と共
振器ミラーの間の空間（以下、共振器キャビティ８と称
す）に存在する場合には、Ｔ駿】。

Ｔｗ２で表される損失が大きくなることが分かる。

また、第５図は、炭酸ガスレーザ光の伝送光路中に、フ
ロンカスとＳＦ６カスをそれぞれ少量ずつ混入させた場
合の、レーザ出力の変化を測定したものである。図から
明らかな様に、ＳＦ６ガスあるいはフロンガスを混入す
ると、すぐにレーザ出力が低下する。特に、ＳＦ６ガス
はその影響が顕著であり、こぐ少量が混入した場合でも
大きな出力低下をもたらすことが予想される。

さらに、前記（１）式において、各パラメータを下記の
様に仮定したレーザ発振器を想定すると、レーザ出力Ｐ
。は約１．５Ｊとなる。

＊仮定パラメータ＊ Ｓ＝１．７７ｃｍ２　（ｄ−０１，５ｃｍ）Ｉｓ＝０．
２Ｊ／ｃｍ２ ｇＯ＝５％ Ｒ，＝９９％ Ｒ２＝５０％ ｆｌ　＝１００ｃｍ Ａ２−２％ ＴｖＪ＝Ｔｗ２＝９９％ ここで、レーザ発振器出射後のレーザ光路中に、炭酸ガ
スレーザ光を２０％吸収するガスが存在したとすると、
レーザ出力は２０％低下し、１．２Ｊとなる。ところか
、このカスか共振器キャビティ８内に存在したとすると
、Ｔｗｌ及びＴｗ２は約８０％となり、レーザ出力Ｐ、
１は０．６２Ｊとなって、約６０％も低下する。二の様
に、」−記の吸収ガスがレーザ光路中に存在する場合よ
り、共振器キャビティ内に存在する場合の方が、出力低
下に対する影響が大きいといえる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第３図に示した様な従来のレーザ発振器
においては、レーザ励起空間２は発振器筐体１内に収納
されているか、発振器筐体と共振器ミラーとの間の共振
器キャビティ８は、大気中に開放された状態であった。

そのため、共振器キャビティ８内への吸収ガスの混入に
対する対策か不十分てあり、吸収ガス濃度か高い環境下
で上記の様なレーザ発振器を使用する場合には、出力安
定性が著しく低下するといった欠点があった。

本発明は、以」二の欠点を解消するために提案されたも
ので、その目的は、周囲の環境に影響されることなく、
常に安定したレーザ出力を得ることのできる、信頼性の
高いレーザ発振器を提供することにある。

「発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、レーザ励起空間の両側に共振器ミラーを配し
、また、前記レーザ励起空間を発振器筐体内に収納して
成るレーザ発振器において、前記発振器筐体と共振器ミ
ラーの間の空間を大気から隔離するための密閉容器を設
け、その内部に、レーザ光を吸収しにくいガスを供給す
るように構成したことを特徴とするものである。

（作用） 本発明のレーザ発振器においては、発振器筐体と共振器
ミラーの間の空間か大気に晒されることがないので、従
来、その部分に存在していたレーザ光を吸収する吸収カ
スを大幅に低減することができる。また、得られたレー
ザ光か吸収されないので、レーザ出力の安定化が図れる
。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基ついて具体的に説
明する。なお、第３図に示した従来型と同一の部材には
同一の符号を付して、説明は省略する。

本実施例においては、第１図に示した様に、発振器筐体
１及び共振器ミラー全体が、その周囲に配設された一つ
の密閉容器１０によって、大気と隔離されている。この
場合、共振器ミラーの内、出力ミラー６は密閉容器１０
の一側面に取付けられている。また、この密閉容器１０
には、吸入バルブ１１と排出バルブ１２が設けられ、吸
入バルブ１１から、炭酸ガスレーザ光を吸収しにくいド
ライエアやＮ２ガスか、密閉容器１０内に導入されるよ
うに構成されている。

なお、このドライエアやＮ２ガスは、所定期間ごとに排
出バルブ１２より外部に排出され、新たなドライエアや
Ｎ２ガスに置換されるように構成しても良いし、密閉容
器１０の密閉性が完全でない場合には、一定量のドライ
エアやＮ２ガスを、密閉容器１０内に循環させるように
構成しても良０゜ この様な構成を有する本実施例のレーザ発振器において
は、共振器キャビティ８部分が大気に晒されることがな
くなるので、炭酸ガスレーザ光を吸収する吸収ガスの濃
度を大幅に低減することができる。その結果、レーザ出
力の低下を防止することかでき、常に、効率の良いレー
ザ発振を行うことかできる。また、密閉容器１０内を若
干の正圧にすることによって、密閉容器１０内への大気
の混入を防止することができるので、外部の環境に影響
されずに、レーザ出力の安定性を保持することができる
。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、発振器筐体１及び共振器ミラーを大気と隔離するた
めに配設される密閉容器を、圧力ミラー側に設けられる
第１の密閉容器と、リアミラー側に設けられる第２の密
閉容器とに分割して構成しても良い。即ち、第２図に示
した様に、発振器筐体１の一側面には、第１の密閉容器
２０が設けられ、出力ミラー６と発振器筐体１の間の共
振器キャビティ８ａを覆っている。また、発振器筐体１
の反対側の側面には、第２の密閉容器２３が設けられ、
リアミラー５と発振器筐体１の間の共振器キャビティ８
ｂを覆っている。さらに、第１の密閉容器２０及び第２
の密閉容器２３には、それぞれ吸入バルブ２１．２４及
び排出バルブ２２．２５が設けられている。この場合も
、第１図に示した実施例と同様の効果か得られるはかり
でなく、発振器筐体の両側面に、共振器キャビティ８ａ
、８ｂを被覆できる大きさの密閉容器２０゜２３を配設
すれば良いので、コンパクトな構成とすることができる
。

また、第１図及び第２図は、波長選択型ＴＥＡＣＯ２レ
ーザ発振器の安定形共振器を示したものであるが、リア
ミラーかグレーティングでない共振器、炭酸ガスレーザ
発振器以外のレーザ発振器、あるいは不安定形共振器に
ついても、同様の効果が得られることはいうまでもない
。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、発振器筐体と共振器
ミラーの間の空間を大気から隔離するための密閉容器を
設け、その内部に、レーザ光を吸収しにくいガスを供給
するように構成することによって、周囲の環境に影響さ
れることなく、常に安定したレーザ出力を得ることので
きる、信頼性の高いレーザ発振器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ発振器の一実施例を示す概略構
成図、第２図は本発明の他の実施例を示す概略構成図、
第３図は従来のレーザ発振器の一例を示す概略構成図、
第４図は安定形共振器の発振特性を説明するための一般
的な構成図、第５図は雰囲気ガスのレーザ出力への影響
を示す測定結果を表したものである。 １・・・発振器筐体、２・・・レーサ励起空間、３・・
・非励起空間、４・・・ウィンド、５・・・リアミラー
、６出力ミラー　７・・・レーザ光、８・・・共振器キ
ャピテイ、１０・・・密閉容器、１１・・・吸入バルブ
、１２・・排出バルブ、２０・・・第１の密閉容器、２
１・・・吸入バルブ、２２・・・排出バルブ、２３・・
・第２の密閉容器、２４・・・吸入バルブ、２５・・・
排出バルブ。 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 レーザ励起空間の両側に共振器ミラーを配し、また、前
   記レーザ励起空間を発振器筐体内に収納して成るレーザ
   発振器において、 前記発振器筐体と共振器ミラーの間の空間を大気から隔
   離するための密閉容器を設け、その内部に、レーザ光を
   吸収しにくいガスを供給するように構成したことを特徴
   とするレーザ発振器。