JPH05299730A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 放電電極１６の誘電体膜１８の厚さ（ｄ）が
下式を満足するように設定されていることを特徴とす
る。 Ｗ・ｄ／Ｓ・Ｋ＜30（℃） 但し、Ｗは放電による発熱量 ｄは誘電体膜の厚さ Ｓは放電電極の放電面積 Ｋは誘電体膜の熱伝導体 【効果】 レーザ媒質であるガス成分の放電によって生
じるレーザガスの温度上昇を、誘電体を介して放電電極
もしくは放電容器からの熱伝導冷却することにより抑
え、優れた動作を発揮できるレーザ装置を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電電極間に放電電界
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構成の一例を図２
に示す。

【０００３】同図において、断面矩形状をなす外部風洞
内には、断面の略Ｕ状をなす鉄、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
には上面中央部にはセラミックスなどからなる平面上を
なす第１の誘電体３ａが気密に取り付けられ、内部風洞
２の上部にはその第１の誘電体３ａと対をなす平面状の
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り付けられている。内部
風洞２の上面開口部には第２の誘電体３ｂにより閉鎖さ
れており、この内部風洞２の内側は外気と連動してい
る。

【０００４】また、第１の誘電体３ａの上面中央部には
第１の放電電極４ａが取り付けられ、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が取り付けられている。このうち第１の放
電電極４ａは交流電源５の一方の端子に接続され、第２
の放電電極４ｂは、一端が接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。この交流電源５
により放電電極間に放電電界を印加してレーザ光６を発
振する。

【０００５】そして、外部風洞１と内部風洞２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の下方に配置
された送風機７により外部風洞１内を矢印Ａ方向に循環
され、熱交換器８によって冷却と同時にガス交換されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のレ
ーザ装置においては、レーザガス温が上がるとレーザ出
力が下るため送風機にて循環させ熱交換器により冷却を
行っていたので、装置全体が大型化していた。

【０００７】そこで、本発明は、このような点を考慮し
てなされたもので、その目的は放電による発熱を、誘電
体を介した放電電極からの熱伝導冷却することによりレ
ーザガスの温度上昇を抑え、レーザガス冷却のための送
風機のないレーザ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のレーザ装置は、レーザ媒質であるガスと接
触する表面と誘電体膜で形成した平板状の少なくとも一
対の放電電極と、この放電電極に交流電圧を印加する交
流電源とを有し、前記放電電極間での放電により前記レ
ーザ媒質であるガスを励起し、レーザ光を発振するレー
ザ装置において、前記放電電極の誘電体膜の厚さ（ｄ）
が下式を満足するように設定されていることを特徴とす
るレーザ装置、 Ｗ・ｄ／Ｓ・Ｋ＜30（℃） 但し、Ｗは放電による発熱量 ｄは誘電体膜の厚さ Ｓは放電電極の放電面積 Ｋは誘電体膜の熱伝導体 及び、誘電体で形成され、内部にレーザ媒質であるガス
を充填し、断面が矩形状を成す容器と、この容器の外側
の長手方向に設けられた少なくとも一対の放電電極と、
前記容器の外壁に設けられ、誘電体で形成され、冷却媒
体を循環させる冷却手段とを有し、前記放電電極間での
放電により前記ガスを励起し、前記容器内に放電部を形
成し、レーザ光を発振するレーザ装置において、前記容
器内の放電部と前記冷却手段内の冷却媒体との距離
（Ｄ）が下式を満足するように設定されていることを特
徴とするレーザ装置、 Ｗ・Ｄ／Ｓ・Ｋ＜30（℃） 但し、Ｗは放電による発熱量 Ｄは容器内の放電部と冷却手段内の冷却媒体との距離 Ｓは容器と冷却手段との接触面積 Ｋは誘電体の熱伝導率 を提供する。

【０００９】

【作用】以上のように構成されたレーザ装置において
は、レーザ媒質であるガスの温度が所定レベルに維持さ
れるので、ガス劣化が抑制でき、レーザ装置としての機
能の低下を防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明
する。

【００１１】図１に示すように、本実施例のレーザ装置
は、断面が矩形状をなし、金属製の筐体10と、この筐体
10内の両端部に形成されたガスリザーブ部11ａ，11ｂ
と、このガスリザーブ部11ａ，11ｂの間に設けられた放
電部12と、筐体10の上面に形成され、この放電部12を冷
却する冷却水を入れる入水口13と、この入水口13と同様
に筐体10の上面に形成され、放電部12内に設けられた熱
交換器14ａ，14ｂを流れ、放電部12を冷却した冷却水を
排水する排水口15とを有している。

【００１２】更に、放電部12は、熱交換器14ａ，14ｂの
外周に各々設けられた一対の放電電極16ａ，16ｂと、こ
の放電電極16ａ，16ｂの外周に設けられた誘電体膜17
ａ，17ｂとから成り、放電電極16ａ，16ｂは誘電体膜17
ａ，17ｂを介して、筐体10の内面に設けられている。そ
して、放電電極16ａ，16ｂは間隙Ｋを介して対向するよ
うに設けられている。尚、対向面には各々誘電体膜18
ａ，18ｂが形成されている。また、放電電極16ａ，16ｂ
に交流電力を供給する交流電源19を有している。

【００１３】このように構成された本実施例のレーザ装
置においては、交流電源19から供給された交流電力によ
り放電電極16ａ，16ｂ間で放電が発生し、ガスリザーブ
部１１ａ又は１１ｂから間隙Ｋに送られたガスを励起
し、冷却方向及び放電電界方向と直交する方向にレーザ
光を発振する。なお、交流電源から供給される交流電力
の周波数は 100ＫＨｚ〜10ＧＨｚである。

【００１４】このように構成された本実施例において
は、誘電体膜18ａ，18ｂの厚さをｄとし、放電による発
熱量をＷ、放電電極16ａ，16ｂの放電面積をＳ、誘電体
の熱伝導率をＫとすると、 Ｗ・ｄ／Ｓ・Ｋ＜30 が成立するように、誘電体膜18ａ，18ｂの厚さｄを設定
することにより、誘電体膜18ａ，18ｂのガス接触面と放
電電極との温度差を30℃以下にすることができる。次
に、本発明の他の実施例を図２を用いて説明する。

【００１５】図２に示すように、本実施例のレーザ装置
は、断面矩形状で誘電体で形成された放電部20と、この
放電部20の両端外面に設けられた放電電極21ａ，21ｂ
と、放電部20の上下外面に設けられ、誘電体で形成さ
れ、内部に冷却媒体（例えば水）を流す冷却部22ａ，22
ｂと、放電電極21ａ，21ｂに交流電力を供給する交流電
源23とを有している。また、冷却部22ａ，22ｂには、冷
却媒体を出し入れする導入口24と排出口25とが形成され
ている。

【００１６】このように構成された本実施例において
は、放電部20と冷却部22ａ，22ｂとが接する部分の各々
の誘電体の厚さの合計をＤとし、放電による発熱量を
Ｗ、放電部20と冷却部22ａ，22ｂとの接触面積をＳ、誘
電体の熱伝導率をＫとすると、 Ｗ・Ｄ／Ｓ・Ｋ＜30 が成立するように、誘電体の厚さの合計Ｄを設定するこ
とにより、放電部20のガス接触面と放電電極との温度差
を30℃以下に維持することができる。

【００１７】なお、上記各実施例では、レーザ装置を共
振器として利用したが、外部からレーザ光を導入してそ
のレーザ光を増幅する増幅装置として使用することもで
きる。また、レーザ装置として炭酸ガスレーザとした
が、エキシマレーザ等のガスレーザ装置に使用してもよ
い。

【００１８】更に、放電電極構造は細長い長方形とした
が、円筒形もしくは、金属に誘電体を蒸着して放電電極
としてもよく、また、冷却器の冷却媒体として冷却水を
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。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ媒質であるガス成分の放電によって生じるレーザ
ガスの温度上昇を、誘電体を介して放電電極もしくは放
電容器からの熱伝導冷却することにより抑え、優れた動
作を発揮できるレーザ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概要構成図。

【図２】本発明の他の実施例を示す概要構成図。

【図３】従来のレーザ装置を示す概要構成図。

【符号の説明】

10…筐体 11ａ，11ｂ…ガスリザーブ部 12，20…放電部 16ａ，16ｂ，21ａ，21ｂ…放電電極 17ａ，17ｂ，18ａ，18ｂ…誘電体膜 19，23…交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉川 徹 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 鈴木 博勝 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株 式会社東芝三重工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ媒質であるガスと接触する表面と
   誘電体膜で形成した平板状の少なくとも一対の放電電極
   と、この放電電極に交流電圧を印加する交流電源とを有
   し、前記放電電極間での放電により前記レーザ媒質であ
   るガスを励起し、レーザ光を発振するレーザ装置におい
   て、前記放電電極の誘電体膜の厚さ（ｄ）が下式を満足
   するように設定されていることを特徴とするレーザ装
   置。 Ｗ・ｄ／Ｓ・Ｋ＜30（℃） 但し、Ｗは放電による発熱量 ｄは誘電体膜の厚さ Ｓは放電電極の放電面積 Ｋは誘電体膜の熱伝導体
2. 【請求項２】 誘電体で形成され、内部にレーザ媒質で
   あるガスを充填し、断面が矩形状を成す容器と、この容
   器の外側の長手方向に設けられた少なくとも一対の放電
   電極と、前記容器の外壁に設けられ、誘電体で形成さ
   れ、冷却媒体を循環させる冷却手段とを有し、前記放電
   電極間での放電により前記ガスを励起し、前記容器内に
   放電部を形成し、レーザ光を発振するレーザ装置におい
   て、前記容器内の放電部と前記冷却手段内の冷却媒体と
   の距離（Ｄ）が下式を満足するように設定されているこ
   とを特徴とするレーザ装置。 Ｗ・Ｄ／Ｓ・Ｋ＜30（℃） 但し、Ｗは放電による発熱量 Ｄは容器内の放電部と冷却手段内の冷却媒体との距離 Ｓは容器と冷却手段との接触面積 Ｋは誘電体の熱伝導率