JPH06101598B2 - 金属イオンレ−ザ− - Google Patents
金属イオンレ−ザ−Info
- Publication number
- JPH06101598B2 JPH06101598B2 JP60122822A JP12282285A JPH06101598B2 JP H06101598 B2 JPH06101598 B2 JP H06101598B2 JP 60122822 A JP60122822 A JP 60122822A JP 12282285 A JP12282285 A JP 12282285A JP H06101598 B2 JPH06101598 B2 JP H06101598B2
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- JP
- Japan
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- diameter
- hole
- hollow cathode
- insulator
- bore
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-
- 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
- H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation
-
- 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
- H01S3/034—Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors
- H01S3/0346—Protection of windows or mirrors against deleterious effects
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属イオンレーザーに関し、特に補助陽極から
の吹き返し部分のボアに金属蒸気が付着してボア径が細
くなるのを防止し、安定したレーザー出力を得るように
改良したものである。
の吹き返し部分のボアに金属蒸気が付着してボア径が細
くなるのを防止し、安定したレーザー出力を得るように
改良したものである。
近年、ホロー陰極放電を用いた金属イオンレーザーが種
々提案されている。この種のレーザーはその励起の強さ
から多色発振が可能で、現在のところHe-Cdイオンレー
ザーでは12本の発振線が観測されており、その中には光
三原色の赤，青，緑が含まれ、液体レーザーおよび固体
レーザーにみられない優れた特色を有している。
々提案されている。この種のレーザーはその励起の強さ
から多色発振が可能で、現在のところHe-Cdイオンレー
ザーでは12本の発振線が観測されており、その中には光
三原色の赤，青，緑が含まれ、液体レーザーおよび固体
レーザーにみられない優れた特色を有している。
ところで、一般にこの種のレーザーは主陽極とホロー陰
極の他に補助陽極を備え、この補助陽極によつて金属蒸
気をホロー陰極のボア内に吹き返し、安定したレーザー
発振を得ると同時に金属蒸気によるブリユースター窓の
汚染を防止しているが、吹き返されるとその金属蒸気が
吹き返し部分のボアに付着凝固し、ボア径を徐々に小さ
くしレーザー出力を低下させるという問題があつた。
極の他に補助陽極を備え、この補助陽極によつて金属蒸
気をホロー陰極のボア内に吹き返し、安定したレーザー
発振を得ると同時に金属蒸気によるブリユースター窓の
汚染を防止しているが、吹き返されるとその金属蒸気が
吹き返し部分のボアに付着凝固し、ボア径を徐々に小さ
くしレーザー出力を低下させるという問題があつた。
本発明に係る金属イオンレーザーは上述したような問題
を解決すべくなされたもので、レーザー管内に嵌合され
たホロー陰極の端面に絶縁体を配設してなり、この絶縁
体の中心孔の穴径を異ならせ、補助陽極側に前記ホロー
陰極のボア径とほぼ等しい小径孔を設け、この小径孔に
続いて中央側に該小径孔より大きな穴径を有する大径孔
を設けたものである。
を解決すべくなされたもので、レーザー管内に嵌合され
たホロー陰極の端面に絶縁体を配設してなり、この絶縁
体の中心孔の穴径を異ならせ、補助陽極側に前記ホロー
陰極のボア径とほぼ等しい小径孔を設け、この小径孔に
続いて中央側に該小径孔より大きな穴径を有する大径孔
を設けたものである。
本発明においては補助陽極によつて吹き返された金属蒸
気が絶縁体の大径孔内周面に付着凝固するため、金属蒸
気によるボア径の縮小化を防止する。
気が絶縁体の大径孔内周面に付着凝固するため、金属蒸
気によるボア径の縮小化を防止する。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に係る金属イオンレーザーの一実施例を
示す断面図、第２図は第１図II−II線断面図である。こ
れらの図において、１はHeガスを封入したレーザー管、
2,3はブリユースター窓、４はホロー陰極、5a,5b,5cは
主陽極、6a,6bは主陽極5a,5b,5cの両側に配設された補
助陽極、７は陰極、8a,8b,8cはCd金属等の金属イオン発
生材料９の溜部、10A,10Bはセラミツクヒーター、11はH
eガス供給源、12はレーザー管１内の不純物を取り除く
ためのゲツター、13は陽光柱放電通路、14はグロー領
域、15は陰極暗部である。
示す断面図、第２図は第１図II−II線断面図である。こ
れらの図において、１はHeガスを封入したレーザー管、
2,3はブリユースター窓、４はホロー陰極、5a,5b,5cは
主陽極、6a,6bは主陽極5a,5b,5cの両側に配設された補
助陽極、７は陰極、8a,8b,8cはCd金属等の金属イオン発
生材料９の溜部、10A,10Bはセラミツクヒーター、11はH
eガス供給源、12はレーザー管１内の不純物を取り除く
ためのゲツター、13は陽光柱放電通路、14はグロー領
域、15は陰極暗部である。
前記ホロー陰極４は、例えばステンレス等からなる導電
性の肉厚パイプで形成され、その中心孔が前記グロー領
域14の発生する陰極ボア21を構成し、該ホロー陰極４の
両端にはセラミツクス等からなる筒状の絶縁体22a,22b
がそれぞれ嵌合固定され、また前記主陽極5a,5b,5cと対
向周面には透孔がそれぞれ形成され、この透孔にもセラ
ミツク等からなるリング状の絶縁体23a,23b,23cがそれ
ぞれ嵌合固定されている。このような絶縁体22a,22b,23
a,23b,23cは、Heイオンによるスパツタリングによりホ
ロー陰極４の表面から飛び出した陰極物質が主陽極5a,5
b,5cに付着凝固したり、この陰極物質によりホロー陰極
４と主陽極5a,5b,5cまたは補助陽極6a,6bとが短絡した
りするのを防止する上で有効とされる。この場合、絶縁
体22aは、第３図に示すように穴径を異ならせた筒状に
形成されることにより、ホロー陰極４のボア径Ｄとほぼ
等しい穴径D1（Ｄ≒D1）を有して補助陽極6a側開口端部
に設けられた比較的短かい小径孔24aと、ホロー陰極４
側に設けられ前記小径孔24aより大きな穴径D2（D2＞
D1）を有する大径孔24bとからなる中心孔24を備えてい
る。また、絶縁体22bも前記絶縁体22aと全く同一に形成
されることにより、小径孔25aと大径孔25bとからなる中
心孔25を備えている。
性の肉厚パイプで形成され、その中心孔が前記グロー領
域14の発生する陰極ボア21を構成し、該ホロー陰極４の
両端にはセラミツクス等からなる筒状の絶縁体22a,22b
がそれぞれ嵌合固定され、また前記主陽極5a,5b,5cと対
向周面には透孔がそれぞれ形成され、この透孔にもセラ
ミツク等からなるリング状の絶縁体23a,23b,23cがそれ
ぞれ嵌合固定されている。このような絶縁体22a,22b,23
a,23b,23cは、Heイオンによるスパツタリングによりホ
ロー陰極４の表面から飛び出した陰極物質が主陽極5a,5
b,5cに付着凝固したり、この陰極物質によりホロー陰極
４と主陽極5a,5b,5cまたは補助陽極6a,6bとが短絡した
りするのを防止する上で有効とされる。この場合、絶縁
体22aは、第３図に示すように穴径を異ならせた筒状に
形成されることにより、ホロー陰極４のボア径Ｄとほぼ
等しい穴径D1（Ｄ≒D1）を有して補助陽極6a側開口端部
に設けられた比較的短かい小径孔24aと、ホロー陰極４
側に設けられ前記小径孔24aより大きな穴径D2（D2＞
D1）を有する大径孔24bとからなる中心孔24を備えてい
る。また、絶縁体22bも前記絶縁体22aと全く同一に形成
されることにより、小径孔25aと大径孔25bとからなる中
心孔25を備えている。
前記主陽極5a,5b,5cはタングステン，モリブデン等によ
つて製作され、第４図および第５図に示すようにレーザ
ー管１に一体に設けられた取付部27に封着用ガラス28を
介して取付けられている。取付部27は最大幅がレーザー
管の直径とほぼ等しく設定されることにより該レーザー
管１の中心Ｏを通る横断面位置A,Bに接続され、レーザ
ー管１、取付部27および封着用ガラス28とで形成される
断面形状が略卵形を形成している。前記各主陽極5a,5b,
5cの挿入端は放電効果を高めると共に放電に伴う焼損を
防止するため略円錐形状もしくは截頭円錐形状に形成さ
れて前記絶縁体23a,23b,23cとの間に僅かな間隔d1が設
定されており、これによつてホロー陰極４をレーザー管
１内に嵌合する際、ホロー陰極４が主陽極5a,5b,5cに当
つて破損するのを防止している。そして、主陽極5a,5b,
5c間の間隔は比較的小さく、例えば活性長30cm,ボア径D
0.4cmの場合、2cm程度に設定されている。
つて製作され、第４図および第５図に示すようにレーザ
ー管１に一体に設けられた取付部27に封着用ガラス28を
介して取付けられている。取付部27は最大幅がレーザー
管の直径とほぼ等しく設定されることにより該レーザー
管１の中心Ｏを通る横断面位置A,Bに接続され、レーザ
ー管１、取付部27および封着用ガラス28とで形成される
断面形状が略卵形を形成している。前記各主陽極5a,5b,
5cの挿入端は放電効果を高めると共に放電に伴う焼損を
防止するため略円錐形状もしくは截頭円錐形状に形成さ
れて前記絶縁体23a,23b,23cとの間に僅かな間隔d1が設
定されており、これによつてホロー陰極４をレーザー管
１内に嵌合する際、ホロー陰極４が主陽極5a,5b,5cに当
つて破損するのを防止している。そして、主陽極5a,5b,
5c間の間隔は比較的小さく、例えば活性長30cm,ボア径D
0.4cmの場合、2cm程度に設定されている。
前記各溜部8a,8b,8cはレーザー管１を略半楕円形に膨出
させることにより、該レーザー管１に一体に設けられ、
前記ホロー陰極４に形成された軸方向のスリツト30a,30
b,30cによつて前記グロー領域14とそれぞれ連通してい
る。また、各溜部8a,8b,8cは、前記主陽極5a,5b,5cの間
隔ピツチとほぼ等しく、かつ半ピツチだけずれて設けら
れている。
させることにより、該レーザー管１に一体に設けられ、
前記ホロー陰極４に形成された軸方向のスリツト30a,30
b,30cによつて前記グロー領域14とそれぞれ連通してい
る。また、各溜部8a,8b,8cは、前記主陽極5a,5b,5cの間
隔ピツチとほぼ等しく、かつ半ピツチだけずれて設けら
れている。
前記補助陽極6a,6bは前述した通りブリユースター窓2,3
を保護するためのもので、前記主陽極5a,5b,5cと同様、
封着用ガラス35を介してレーザー管１に、前記各絶縁体
22a,22bの外端付近にそれぞれ位置するよう設けられて
いる。
を保護するためのもので、前記主陽極5a,5b,5cと同様、
封着用ガラス35を介してレーザー管１に、前記各絶縁体
22a,22bの外端付近にそれぞれ位置するよう設けられて
いる。
前記陰極７は前記主陽極5a,5b,5cおよび補助陽極6a,6b
と同様、レーザー管１に封着ガラス36を介して配設さ
れ、これに前記ホロー陰極４が導通されている。
と同様、レーザー管１に封着ガラス36を介して配設さ
れ、これに前記ホロー陰極４が導通されている。
前記レーザー管１の各端部内側面には絶縁体40がそれぞ
れ嵌合固定されており、この絶縁体40は前記ボア径Ｄと
ほぼ等しいが若干小さい穴径を有する円筒状に形成さ
れ、ブリユースター窓2,3が金属蒸気により汚染される
のを防止する機能を有している。すなわち、この絶縁体
４はレーザー管１の端部の内径を実質的に絞ることによ
り温度勾配による金属蒸気の移動量を減させ、その手前
で金属蒸気41を付着凝固させるものである。
れ嵌合固定されており、この絶縁体40は前記ボア径Ｄと
ほぼ等しいが若干小さい穴径を有する円筒状に形成さ
れ、ブリユースター窓2,3が金属蒸気により汚染される
のを防止する機能を有している。すなわち、この絶縁体
４はレーザー管１の端部の内径を実質的に絞ることによ
り温度勾配による金属蒸気の移動量を減させ、その手前
で金属蒸気41を付着凝固させるものである。
このような構成からなる金属イオンレーザーにおいて、
主陽極5a,5b,5c、補助陽極6a,6bおよびホロー陰極４と
の間に所要の電極を印加すると、主陽極5a,5b,5cとホロ
ー陰極４間に負グロー放電が発生する。ここで、金属イ
オン発生材料９としてCdを用いたHe-Cdレーザーの場合
について説明すると、上記負グロー放電の熱損によりCd
蒸気が発生し、これがHeイオンなどの励起粒子によつて
高いエネルギー準位へ遷移される。この場合、ホロー陰
極４は肉厚パイプで形成されることにより、熱伝導およ
び熱容量が大きく、グロー領域14の温度分布を均一にす
るので、異常グロー放電からアーク放電への移行を防止
する。
主陽極5a,5b,5c、補助陽極6a,6bおよびホロー陰極４と
の間に所要の電極を印加すると、主陽極5a,5b,5cとホロ
ー陰極４間に負グロー放電が発生する。ここで、金属イ
オン発生材料９としてCdを用いたHe-Cdレーザーの場合
について説明すると、上記負グロー放電の熱損によりCd
蒸気が発生し、これがHeイオンなどの励起粒子によつて
高いエネルギー準位へ遷移される。この場合、ホロー陰
極４は肉厚パイプで形成されることにより、熱伝導およ
び熱容量が大きく、グロー領域14の温度分布を均一にす
るので、異常グロー放電からアーク放電への移行を防止
する。
補助陽極6a,6bによつて吹き返されるCd蒸気は絶縁体22
a,22bの中心孔24,25を通つてホロー陰極４のボア21内に
戻されるが、その一部は絶縁体22a,22bの内周面および
ボア21の吹き返し部内周面に付着凝固し、これらの穴径
を徐々に小さくするものである。その場合、従来は各絶
縁体22a,22bの穴径を全長に亘つてボア径（Ｄ）と等し
く設定しているため、Cd蒸気の付着により穴径が一部で
も小さくなると、Cd蒸気の吹き返し量が減少し、レーザ
ー出力を低下させるに至る。
a,22bの中心孔24,25を通つてホロー陰極４のボア21内に
戻されるが、その一部は絶縁体22a,22bの内周面および
ボア21の吹き返し部内周面に付着凝固し、これらの穴径
を徐々に小さくするものである。その場合、従来は各絶
縁体22a,22bの穴径を全長に亘つてボア径（Ｄ）と等し
く設定しているため、Cd蒸気の付着により穴径が一部で
も小さくなると、Cd蒸気の吹き返し量が減少し、レーザ
ー出力を低下させるに至る。
そこで、本発明はこのような問題を解決する方法として
前述した通り各絶縁体22a,22bの中心孔24,25の穴径を異
ならせてボア21側にボア径より大きな大径孔24b,25bを
それぞれ設けたものである。
前述した通り各絶縁体22a,22bの中心孔24,25の穴径を異
ならせてボア21側にボア径より大きな大径孔24b,25bを
それぞれ設けたものである。
このような構成においては補助陽極6a,6bによつて吹き
返されたCd蒸気のうちグロー領域14内に戻らないCd蒸気
50は、絶縁体22a,22bの小径孔24a,25aを通つて大径孔24
b,24bに至るとこれらの穴径差により膨張し、その大部
分が第３図に示すように大径孔24b,25bの内周面に付着
凝固する。したがつて、小径孔24a,25aおよびボア21の
吹き返し部にはCd蒸気が付着せず、これらの穴径を小径
孔することはない。一方、Cd蒸気50の付着によつて大径
孔24b,25bは徐々に小径化するが、前述した通りボア径
（Ｄ）より大きく設定されているので、長期間使用した
としてもボア径より小さくなることはない。したがつ
て、Cd蒸気の付着凝固にかかわらず補助陽極6a,6bによ
る吹き返し量を一定に保つことができ、安定したレーザ
ー出力を得ることができる。
返されたCd蒸気のうちグロー領域14内に戻らないCd蒸気
50は、絶縁体22a,22bの小径孔24a,25aを通つて大径孔24
b,24bに至るとこれらの穴径差により膨張し、その大部
分が第３図に示すように大径孔24b,25bの内周面に付着
凝固する。したがつて、小径孔24a,25aおよびボア21の
吹き返し部にはCd蒸気が付着せず、これらの穴径を小径
孔することはない。一方、Cd蒸気50の付着によつて大径
孔24b,25bは徐々に小径化するが、前述した通りボア径
（Ｄ）より大きく設定されているので、長期間使用した
としてもボア径より小さくなることはない。したがつ
て、Cd蒸気の付着凝固にかかわらず補助陽極6a,6bによ
る吹き返し量を一定に保つことができ、安定したレーザ
ー出力を得ることができる。
この場合、絶縁体22a,22bをホロー陰極４に対して軸方
向に移動可能に嵌合させておき隙間Ｇを設けておけば軸
線方向の熱膨脹を吸収し得る。
向に移動可能に嵌合させておき隙間Ｇを設けておけば軸
線方向の熱膨脹を吸収し得る。
第６図は本発明の他の実施例を示す要部断面図である。
この実施例は絶縁体22aの内周面両端部の穴径を中央部
より小さくして小径孔24aとし、中央部を大径孔24bとし
たものである。このような構成においても上記実施例と
同様の効果が得られることは明らかであろう。
この実施例は絶縁体22aの内周面両端部の穴径を中央部
より小さくして小径孔24aとし、中央部を大径孔24bとし
たものである。このような構成においても上記実施例と
同様の効果が得られることは明らかであろう。
以上述べたように本発明に係る金属イオンレーザーは、
ホロー陰極の端面に配設される絶縁体の中心孔の穴径を
異ならせ、補助陽極側の穴径をホロー陰極のボア径とほ
ぼ等しくし、内部の穴径をボア径より大きく設定したの
で、補助陽極によつて吹き返された金属蒸気が絶縁体の
大径孔部内周面に付着して、小径部およびホロー陰極の
吹き返し部には付着せず、したがつて小径部およびホロ
ー陰極の吹き返し部穴径が小さくならず、補助陽極によ
る吹き返し量を一定に維持することができる。その結
果、長期に亘つて安定したレーザー出力が得られ、また
構造が簡単で、絶縁体の製作も容易である。
ホロー陰極の端面に配設される絶縁体の中心孔の穴径を
異ならせ、補助陽極側の穴径をホロー陰極のボア径とほ
ぼ等しくし、内部の穴径をボア径より大きく設定したの
で、補助陽極によつて吹き返された金属蒸気が絶縁体の
大径孔部内周面に付着して、小径部およびホロー陰極の
吹き返し部には付着せず、したがつて小径部およびホロ
ー陰極の吹き返し部穴径が小さくならず、補助陽極によ
る吹き返し量を一定に維持することができる。その結
果、長期に亘つて安定したレーザー出力が得られ、また
構造が簡単で、絶縁体の製作も容易である。
第１図は本発明に係る金属イオンレーザーの一実施例を
示す断面図、第２図は第１図II−II線断面図、第３図〜
第５図はそれぞれ要部拡大断面図、第６図は本発明の他
の実施例を示す要部断面図である。 １……レーザー管、2,3……ブリユースター窓、４……
ホロー陰極、5a,5b,5c……主陽極、6a,6b……補助陽
極、21……ボア、22a,22b……絶縁体、24,25……中心
孔、24a,25a……小径孔、24b,25b……大径孔。
示す断面図、第２図は第１図II−II線断面図、第３図〜
第５図はそれぞれ要部拡大断面図、第６図は本発明の他
の実施例を示す要部断面図である。 １……レーザー管、2,3……ブリユースター窓、４……
ホロー陰極、5a,5b,5c……主陽極、6a,6b……補助陽
極、21……ボア、22a,22b……絶縁体、24,25……中心
孔、24a,25a……小径孔、24b,25b……大径孔。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザー管内に嵌合されたホロー陰極の端
面に絶縁体を配設してなり、この絶縁体の中心孔の穴径
を異ならせ、補助陽極側に前記ホロー陰極のボア径とほ
ぼ等しい小径孔を設け、この小径孔に続いて中央側に該
小径孔より大きな穴径を有する大径孔を設けたことを特
徴とする金属イオンレーザー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60122822A JPH06101598B2 (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 金属イオンレ−ザ− |
| US06/873,155 US4710938A (en) | 1985-06-07 | 1986-06-06 | Metal ion laser protected against the deposition of metal vapor on brewster windows |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60122822A JPH06101598B2 (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 金属イオンレ−ザ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61281566A JPS61281566A (ja) | 1986-12-11 |
| JPH06101598B2 true JPH06101598B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=14845491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60122822A Expired - Lifetime JPH06101598B2 (ja) | 1985-06-07 | 1985-06-07 | 金属イオンレ−ザ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101598B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS582617B2 (ja) * | 1978-10-11 | 1983-01-18 | 株式会社日立製作所 | ナトリウムイオン化検出器 |
-
1985
- 1985-06-07 JP JP60122822A patent/JPH06101598B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61281566A (ja) | 1986-12-11 |
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