JPH0565071B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は主電極の放電によつて励起されるガ
スレーザ媒質を強制的に循環させるタイプのガス
レーザ発振装置に関する。

（従来の技術） CO₂レーザやエキシマレーザなどのガスレーザ
装置においては、一対の主電極が離間対向して配
設された密閉容器内にガスレーザ媒質を強制的に
循環させ、そのガスレーザ媒質の上記主電極によ
る励起を高速で繰返して行なえるようにしたもの
がある。

このような構成によると、放電によつて生成さ
れる放電生成物はガスレーザ媒質の流れにのつて
放電域から大部分は排除されるが、一部は主電極
の表面に付着したり、放電後に主電極の表面に滞
留する。そのため、放電の繰返しを高速で行なう
ようにすると、放電空間に放電生成物が多量に残
留することになるから、アーク放電に移行し、レ
ーザ光を発振させることができなくなる。つま
り、レーザ光のパルス繰返しを高速で行なえない
ということが生じる。

このような問題を解決するために、ガスレーザ
媒質を強制的に循環させるだけでなく、主電極を
回転させることにより、その表面に付着したり、
滞留する放電生成物を放電空間から除去すること
が行われている。このような先行技術としては特
開昭59−188189号公報がある。

確かに、主電極を回転させれば、放電生成物を
放電空間から迅速に除去することができるから、
パルス動作を高速で繰返すことができる。

ところで、主電極を回転させるためには、密閉
容器の内部あるいは外部にモータを設け、そのモ
ータの動力を上記主電極に伝達しなければならな
い。その場合、上記モータを密閉容器の内部に設
けるようにすると、ガスレーザ媒質が腐食作用を
有する場合には上記モータが早期に損傷すること
になる。また、モータを外部に設けるようにした
場合には、密閉容器の密閉状態を維持するために
たとえば磁気カツプリングなどの手段によつてモ
ータの動力を主電極に伝達しなければならないか
ら、構成が複雑化することになる。上記従来例と
は別に特開昭53−80197号公報には、回転自在に
支持した主電極の両端部に羽を形成し、モータを
使わずにガスレーザ媒質の流れで主電極を回転す
るようにした構成が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 後者の特開昭53−80197号公報ではスリツプリ
ングにブラシを接触させて主電極に給電させる方
式が取られている。しかしながら、給電中に上記
接触による磨耗から塵が発生し、上記放電生成物
と同様に高繰返し放電を阻害することになる。さ
らには、上流に位置する電極付近で加熱されたガ
スはそのガス流によつて下流に流れ、その下流に
位置する電極がそれに曝される。このため下流に
位置する電極の冷却効果が不十分になるばかりで
なく、この加熱されたガス中に含まれた放電の不
安定性をもたらすガス成分により、電極の不安定
性をもまねく結果となる。

本発明は上記事情に基づきなされたもので、塵
を発生することなく高速のパルス放電を繰返しが
可能なガスレーザ発振装置を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用） 上記課題を解決するために本発明は、ガスレー
ザ媒質を所定の圧力で封入した密閉容器と、この
密閉容器内に上記ガスレーザ媒質の供給方向と直
角に交差する面内に離間対向して配設されて放電
空間を形成する少なくとも一方が円柱体または円
筒体で回転自在に支持された一対の主電極と、上
記ガスレーザ媒質を循環して上記放電空間に供給
する送風機と、上記回転自在に支持された主電極
に循環中の上記ガスレーザ媒質が当たるように形
成された羽体と、上記主電極に離間して配設され
た給電体とを備え、前記給電体と前記主電極との
間隔が前記主電極間の間隔より狭く保持された前
記給電体より前記主電極にパルス電圧が供給され
ることを特徴とするガスレーザ発振装置である。

本発明は、こうした構成により電極の不安定性
を誘発する成分の発生を抑制することができると
ともに、一方の電極が他方の電極によつて加熱さ
れたガス流に曝されされることなく、さらなる冷
却効果が得られる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。第１図に示すガスレーザ発振装置は密閉
容器１を備えている。この密閉容器１内には主電
極を構成する陰極２と、この陰極２の上方に対向
して陽極３とが配設されている。上記陰極２は断
面円形状をなしていて、その両端にはテーパ部５
を介して支軸部４が形成され、これら支軸部４は
上記密閉容器１の幅方向両端部内に設けられた支
持手段としての軸受１０に回転自在に支持されて
いる。さらに、陰極２の両端部のテーパ部５から
支軸部４の部分には動圧受け部６が形成されてい
る。この動圧受け部６は第３図に示すように周方
向に所定間隔で設けられた複数のベーン７によつ
て形成されている。

上記陰極２の外周面の下方側には、その外周面
を覆うように断面円弧状の給電体８が設けられて
いる。この給電体８は上記陰極に電圧印加時に放
電によつて導通する小さなギヤツプを介して設け
られ、上記陰極２に後述するパルス電源１１から
のパルス電圧を給電するようになつている。

上記給電体８と陽極３とはピーキングコンデン
サ９を介してパルス電源１１に接続され、またこ
れら電極の両側にはそれぞれ予備放電用の下部ピ
ン電極１２と上部ピン電極１３とがこれらの端部
間に所定のギヤツプを設けて配置されている。下
部ピン電極１２は予備放電用のコンデンサ１４ａ
を介して上記給電体８に電気的に接続され、上記
上部ピン電極１３は上記陽極３に電気的に接続さ
れている。そして、上記下部ピン電極１２と上部
ピン電極１３とのギヤツプから生じる放電にとも
なう紫外線によつて陰極２と陽極３との間の放電
空間１４が予備電離されるようになつている。

このようにして放電空間１４が十分に予備電離
されると、上記陰極２と陽極３との間に主放電が
発生し、それによつて上記放電空間１４に後述す
るように強制的に循環させられるガスレーザ媒質
が励起される。ガスレーザ媒質が励起されること
によつて生じるレーザ光は、上記密閉容器１の幅
方向一端に配置された全反射鏡１５と他端に配置
された部分反射鏡１６とからなる共振器によつて
像幅され、上記部分反射鏡１６から発振されるよ
うになつている。

上記密閉容器１の幅方向と直交する方向の一側
面には循環ダクト１７の一端が接続され、他側面
には他端が接続され、ループ状の循環路１８を形
成している。上記循環ダクト１７には上記密閉容
器１にガスレーザ媒質を強制的に供給する供給手
段としての送風機１９とこの送風機１９の下流側
に熱交換器２１とが設けられている。

上記送風機１９によつて密閉容器１内に供給さ
れるガスレーザ媒質は、第１のガイド体２２によ
つて放電空間１４に案内され、この放電空間１４
を通過したガスレーザ媒質は第２のガイド体２３
に案内されて循環路１８に戻るようになつてい
る。なお、第２図において２４はガスレーザ媒質
が陽極３の両端側の不要な箇所に流れるのを防止
する遮蔽体で、レーザ発振光路を遮蔽しないよう
にベーン７まで延長されている。

このような構造のガスレーザ発振装置におい
て、レーザ光を発振させる場合にはパルス電源１
１を作動させるとともに、送風機１９を作動させ
てガスレーザ媒質を循環路１８に循環させる。パ
ルス電源１１を作動させることによつて、下部ピ
ン電極１２と上部ピン電極１３との間のギヤツプ
で放電が発生し、それによつて生じる紫外線が放
電空間１４を予備電離する。放電空間１４が十分
に予備電離されると、陰極２と陽極３との間に主
放電が発生し、それによつて放電空間１４のガス
レーザ媒質が励起されてレーザ光が生じる。その
レーザ光は共振器を形成する全反射鏡１５と部分
反射鏡１６とで増幅されて上記部分反射鏡１６側
から出力される。

ところで、送風機１９によつて循環路１８の一
端から密閉容器１内に供給されたガスレーザ媒質
は、第１図に矢印で示すように放電空間１４を通
つて上記循環路１８に戻るという順路で強制的に
循環させられる。ガスレーザ媒質が放電空間１４
を通るとき、その動圧が陰極２の両端部に形成さ
れた動圧受け部６のベーン７に作用する。そのた
め、上記陰極３が放電空間１４を流れるガスレー
ザ媒質によつて回転させられることになる。する
と、回転する上記陰極２の表面には放電生成物が
付着しずらいばかりか、たとえ付着してもその部
分が常に陽極３と対向し続けることがないから、
パルス放電を高速で繰返して行なう場合に、放電
生成物が次の放電に悪影響を及ぼすのを最少限に
止どめることができる。

また、パルス放電の繰返し速度を高速で行なう
ためにレーザガス媒質の速度を上げれば、それに
応じて動圧も上がり、陰極２の回転数を高速とな
る。したがつて、陰極２の回転による放電空間１
４からの放電生成物の排除も高速で行なえるよう
になるから、パルス放電の高速での繰返しが可能
となる。

さらに、上記陰極２は放電空間１４を循環する
ガスレーザ媒質の動圧によつて回転させるように
した。そのため、モータなどの動力源を用いずに
すむから、故障が発生しずらいばかりか、構成を
簡単にすることができる。

また、陰極２の外周面が放電によつて一様に摩
耗するよう上記陰極２の回転に対して放電のタイ
ミングをとるようにすれば、陰極２の摩耗にとも
なつて生じる放電の不安定を防止することができ
る。

なお、上記一実施例では陰極だけを回転自在に
設けたが、陽極も回転自在としてレーザガス媒質
の動圧で回転させるようにしてもよい。また、主
電極には動圧受け部を設けなくとも、ガスレーザ
媒質の流速が高ければ、上記主電極をレーザ媒質
の動圧で回転させることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は回転自在に支持さ
れた主電極に循環中のガスレーザ媒質が当たるよ
うに形成された羽体を有しているので、この羽体
による主電極の回転により放電生成物の電極への
付着を防ぐことができる。その結果、放電生成物
による悪影響を受けずに、パルス放電の繰返しを
高速で行なうことができる。さらには、その主電
極がガスレーザ媒質の供給方向と直角に交差する
面内に離間対向して配設されているため、その冷
却効果も高い。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は装
置全体の概略的構成図、第２図は第１図の−
線に沿う密閉容器の断面図、第３図は第２図の
−線に沿う陰極の端部の断面図である。 １……密閉容器、２……陰極、３……陽極、６
……動圧受け部、７……ベーン、１０……軸受
（支持手段）、１１……パルス電源、１９……送風
機（供給手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガスレーザ媒質を所定の圧力で封入した密閉
   容器と、この密閉容器内に上記ガスレーザ媒質の
   供給方向と直角に交差する面内に離間対向して配
   設されて放電空間を形成する少なくとも一方が円
   柱体または円筒体で回転自在に支持された一対の
   主電極と、上記ガスレーザ媒質を循環して上記放
   電空間に供給する送風機と、上記回転自在に支持
   された主電極に循環中の上記ガスレーザ媒質が当
   たるように形成された羽体と、上記主電極に離間
   して配設された給電体とを備え、前記主電極との
   間隔が前記主電極間の間隔より狭く保持された前
   記給電体より前記主電極にパルス電圧が供給され
   ることを特徴とするガスレーザ発振装置。