JPH06326398A - 銅蒸気レーザー装置とその制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】銅蒸気レーザーの緑色光と黄色光の一方を銅粒
子加熱に使用し、他方光の発生効率が向上して制御が容
易な銅蒸気レーザー装置とその制御装置を提供する。 【構成】銅蒸気レーザー装置は、内部に銅粒子３を配置
すると共にこの銅粒子３を加熱するためのレーザー分離
光10を外部より照射するレーザー導光口４を備えた銅蒸
気レーザー管２と、この銅蒸気レーザー管２のレーザー
出力光軸上に設置して任意の波長のレーザー光のみを分
離するダイクロイックミラー８と、このレーザー分離光
10を前記銅蒸気レーザー管２に誘導してレーザー導光口
４より銅粒子３に照射する全反射ミラー11、ハーフミラ
ー12、レンズ13等の導光路からなることを特徴とする。
制御装置は、ビームサンプリングミラー９と出力計16、
演算器17、電源装置18からなり、上記銅蒸気レーザー装
置のレーザー出力光で緑色光と黄色光の内の一方の発生
を効率良く制御して、銅蒸気レーザー装置の効率を向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は銅蒸気レーザー装置とそ
の制御装置に係り、緑色光出力および黄色光出力の一方
を効率良く発生させ、かつ制御する銅蒸気レーザー装置
とその制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に銅蒸気レーザー装置は、レーザー
装置の本体内にセラミック製のレーザー管が内挿され、
この本体の両端部には対向して全反射ミラーと、出力ミ
ラーが配置されている。

【０００３】このレーザー装置の本体に電圧が数kV〜10
数kV、繰り返し周波数が数kHz のパルス高電圧を印加し
長時間放置すると、レーザー管は非常な高温状態に加熱
されてレーザー管内に配置されている銅粒子が溶融、蒸
発し、レーザー媒質となる銅蒸気がレーザー管内に生成
される。

【０００４】この銅蒸気はレーザー管内に10¹⁴〜10¹⁶n/
cm³ （ｎは原子数）の密度で一様に分布し、放電プラズ
マ中の自由電子により励起されることによって、銅金属
特有の波長の光を発光する。

【０００５】この光が前記全反射ミラーおよび出力ミラ
ーによって形成される光共振器の間を往復する間に増幅
され、出力ミラーを通じてレーザー光となって出力され
る。なお、出力されたレーザー光は、この場合に緑色光
（波長511nm ）および黄色光（波長578nm ）を含んでい
る。

【０００６】従って、その用途によっては両波長が含ま
れていると都合の悪い場合があり、この場合には、片方
の光を任意の波長レーザー光のみを反射するダイクロイ
ックミラー等を用いて分離し、必要な光のみを使用して
他は捨てていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】銅蒸気レーザー装置で
は、レーザー管が放電エネルギーによって昇温され、銅
蒸気レーザーの発色光である緑色光および黄色光は、こ
のレーザー管の温度の高低によって各出力が決められ
る。

【０００８】従って、緑色光および黄色光の増減は、最
適な銅蒸気レーザー発振のための必要な情報であるが、
上記したように一方の光を捨てることによって、レーザ
ー発生装置としての出力が低下するため、必要な波長の
光を効率良く得ることは極めて難しかった。

【０００９】本発明の目的とするところは、銅蒸気レー
ザーの緑色光および黄色光の一方を銅粒子加熱に使用
し、他方光の発生効率が向上して制御が容易な銅蒸気レ
ーザー装置とその制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載に係る本発明の銅蒸気レーザー装置は、内
部に銅粒子を配置すると共にこの銅粒子を加熱するため
のレーザー光を外部より照射するレーザー導光口を備え
た銅蒸気レーザー管と、この銅蒸気レーザー管のレーザ
ー出力光軸上に設置して任意の波長のレーザー光のみを
分離するダイクロイックミラーと、このレーザー分離光
を前記銅蒸気レーザー管に誘導してレーザー導光口より
銅粒子に照射する導光路からなることを特徴とする。

【００１１】また請求項２記載に係る制御装置は、内部
に配置した銅粒子を加熱するためのレーザー導光口を備
えた銅蒸気レーザー管と、任意の波長のレーザー光のみ
を分離するダイクロイックミラーと、このレーザー分離
光を前記銅蒸気レーザー管に誘導する導光路と、レーザ
ー出力光軸上に設置したレーザー出力光の一部をサンプ
リングするビームサンプリングミラーと、このサンプリ
ング光から出力変化率を算出してこの変化率により前記
銅蒸気レーザー管に印加する電圧を制御する出力制御手
段を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明は、レーザー管内に配置し
た銅粒子をレーザー出力光の一部をダイクロイックミラ
ーによりレーザー出力光の一部を分離した所定の波長の
レーザー分離光を導光路により誘導し、照射して加熱す
る。

【００１３】これにより、レーザー管の温度上昇と銅蒸
気の発生が従来の放電エネルギーのみで加熱する場合よ
り、速い温度応答速度で効率良く行われる。またレーザ
ー分離光以外のレーザー光は、そのままレーザー光出力
として得るため、レーザー光の出力効率が向上する。

【００１４】また請求項２記載の発明は、銅蒸気レーザ
ー装置のレーザー出力がレーザー管の温度に依存するこ
とと、緑色光出力と黄色光出力が共にレーザー管温度の
上昇に対して所定点までは増加傾向を示し、これ以降は
低下すると共に、この変極点が夫々異なる特性であるこ
とに着目している。

【００１５】レーザー光出力の一部をビームサンプリン
グミラーによりサンプリング光として抽出し、出力制御
手段にて前記レーザー光出力の変化率を算出して、変化
率の正負によりレーザー管に供給する電圧を制御するこ
とにより、所定の色光出力を最適な条件で制御すること
が可能で、レーザー光の出力効率と制御性および安定性
が向上する。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。図１は銅蒸気レーザー装置本体の断面構成図を
示す。銅蒸気レーザー装置の本体１は、内挿されたレー
ザー管２の内部で両端部に銅粒子３を配置し、この銅粒
子３に外部からのレーザー光（レーザー分離光10）を照
射するためのレーザー導光口４をガラス窓５で密閉する
ようにして構成している。

【００１７】この銅蒸気レーザー装置とその制御装置
は、図２のブロック構成図に示すように、銅蒸気レーザ
ー装置の本体１の一端には全反射ミラー６が、また他端
には出力ミラー７が設けられており、この出力ミラー７
のレーザー出力光軸上には、光軸に対して45度の角度に
任意の波長のみを分離するダイクロイックミラー８と、
その延長線上にはビームサンプリングミラー９が設置さ
れている。

【００１８】さらに、前記ダイクロイックミラー８の光
軸上には反射分離されたレーザー分離光10を誘導して本
体１のレーザー導光口４から内部の銅粒子３に照射する
ための全反射ミラー11、ハーフミラー12およびレンズ13
等からなる導光路が形成されている。

【００１９】またビームサンプリングミラー９の光軸上
には、ビームサンプリングミラー９でレーザー出力光14
の一部がサンプリング光15として反射、抽出され、この
サンプリング光15を入力することによりビームサンプリ
ングミラー９を透過する前記レーザー出力光14の出力値
を測定する出力制御手段の出力計16が設置されている。

【００２０】なお、この出力計16は同じく出力制御手段
である演算器17に電気的に接続され、さらに、演算器17
の出力は銅蒸気レーザー装置の本体１にパルス電圧を供
給する電源装置18に伝達されるように構成されている。

【００２１】前記演算器17は出力計16からの信号をもと
に継続的にその変化率を算出すると同時に、これら変化
率の極性を判断し、正である場合は電源装置18に指令信
号を出して本体１への供給パルス電圧を高め、逆に負で
ある場合には電源装置18に指令信号を出して本体１への
供給パルス電圧を低下させる制御回路が構成されてい
る。

【００２２】次に、上記構成による作用について説明す
る。銅蒸気レーザー装置の本体１に電源装置18からパル
ス高電圧を印加すると、本体１に内挿されたレーザー管
２の温度が順次上昇していく。レーザー管２の温度が約
1500℃程度になると、出力ミラー７を通過してレーザー
光が出力され、このレーザー光は、ダイクロイックミラ
ー８により反射分離されるレーザー分離光10と、透過す
るレーザー出力光14に分割される。

【００２３】前記レーザー分離光10は、全反射ミラー1
1、ハーフミラー12およびレンズ13等からなる導光路を
経由して、レーザー管２のレーザー導光口４から内部の
銅粒子３に照射され、銅粒子３を更に加熱する。

【００２４】またレーザー出力光14はビームサンプリン
グミラー９によりその一部（数パーセント）が直角方向
に反射分岐されて、サンプリング光15として出力計16に
入射するが、ビームサンプリングミラー９を通過した大
部分は、レーザー出力光14となる。出力計16では、この
サンプリング光15の大きさから前記レーザー出力光14の
出力値を測定して、この信号を演算器17に伝達する。

【００２５】一般に銅蒸気レーザーにおける緑色光成分
と黄色光成分は、レーザー管２の温度に対して図３のレ
ーザー光出力関連特性図に示すような特性を保有してい
る。すなわち、緑色光成分19と黄色光成分20は、個々に
異なった温度において変極点をもっている。

【００２６】従って、緑色光19の成分（波長511nm ）を
例にとれば、予めダイクロイックミラー８により反射分
離される波長を黄色光20（波長578nm ）に設定しておく
ことにより、破線21で示したレーザー管温度までは変化
率は正であるため、演算器17は電源装置18から本体１へ
供給するパルス電圧を高める。

【００２７】これによりレーザー管２の温度が上昇し、
さらに銅粒子３を加熱するために使われる黄色光20の成
分も増加するので温度上昇が加速されて、その分だけ迅
速な制御ができる。

【００２８】また、レーザー管２の温度が破線21で示し
たレーザー管温度を超えた場合には、緑色光19成分の出
力が急速に低下することから、この変化により早期に変
化率が負となったことが演算器17で検知されるため、演
算器17は直ちに電源装置18から本体１へ出力されるパル
ス電圧を低下し、レーザー管２の温度を下降させて、破
線21で示したレーザー管温度に近づくように制御する。

【００２９】従って、銅蒸気レーザー装置は常に高効率
で、しかも応答性が速く緑色光19の成分が最高出力を保
つように自動的に制御される。これは、黄色光20の成分
を制御する場合にはレーザー管温度を実線22で示す位置
に設定することで可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上本発明によれば、銅蒸気レーザー装
置が出力するレーザー光の発色光の内で、所望の発色光
を選択して、常に効率良く高出力で発生できると共に、
制御性および操作性に優れた銅蒸気レーザー装置とその
制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の銅蒸気レーザー装置
の断面構成図。

【図２】本発明に係る第２実施例の制御装置のブロック
構成図。

【図３】本発明に係るレーザー光出力関連特性図。

【符号の説明】

１…銅蒸気レーザー装置の本体、２…レーザー管、３…
銅粒子、４…レーザー導光口、５…ガラス窓、６，11…
全反射ミラー、７…出力ミラー、８…ダイクロイックミ
ラー、９…ビームサンプリングミラー、10…レーザー分
離光、12…ハーフミラー、13…レンズ、14…レーザー出
力光、15…サンプリング光、16…出力計、17…演算器、
18…電源装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に銅粒子を配置すると共にこの銅粒
   子を加熱するためのレーザー光を外部より照射するレー
   ザー導光口を備えた銅蒸気レーザー管と、この銅蒸気レ
   ーザー管のレーザー出力光軸上に設置して任意の波長の
   レーザー光のみを分離するダイクロイックミラーと、こ
   のレーザー分離光を前記銅蒸気レーザー管に誘導してレ
   ーザー導光口より銅粒子に照射する導光路からなること
   を特徴とする銅蒸気レーザー装置。
2. 【請求項２】 内部に銅粒子を配置すると共にこの銅粒
   子を加熱するためのレーザー光を外部より照射するレー
   ザー導光口を備えた銅蒸気レーザー管と、この銅蒸気レ
   ーザー管のレーザー出力光軸上に設置して任意の波長の
   レーザー光のみを分離するダイクロイックミラーと、こ
   のレーザー分離光を前記銅蒸気レーザー管に誘導してレ
   ーザー導光口より銅粒子に照射する導光路と、前記レー
   ザー出力光軸上に設置して前記ダイクロイックミラーで
   分離した以外のレーザー光の一部をサンプリングするビ
   ームサンプリングミラーと、このサンプリング光を入力
   して前記レーザー出力を計測すると共に出力変化率を算
   出してこの変化率により、前記銅蒸気レーザー管に印加
   する電圧を制御する出力制御手段を備えたことを特徴と
   する銅蒸気レーザー装置の制御装置。