JPH06350164A - レーザ発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ出力によってレーザビームの特性が変
化しない安定なレーザ発振器を得ることを目的とする。 【構成】 ７ａ，７ｂは対向するレーザ媒質ガスの流
れ、１３ａ，１３ｂはレーザ発振光軸方向にレーザ媒質
ガスの流れの分割数だけ放電を分割し、ガス流方向にシ
フトさせた誘電体である。シフトする量は放電の上流端
から光軸までの距離が同一となるように形成されてい
る。誘電体１３ａ，１３ｂは相対する誘電体と向き合う
ように設置されている。９ａ，９ｂは交流電圧５を電極
管に印加することによって生成される放電である。誘電
体１３ａ，１３ｂは金属電極１４を覆い、絶縁体１６は
誘電体１３ａ，１３ｂを一部露出したまま覆っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスレーザ発振器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は特開昭６０−２５４６８４号公
報に示された従来の三軸直交形レーザ発振器の代表的構
成を示す斜視図である。また、図１５は図１４のレーザ
発振器を上から見た断面図である。図において、１はレ
ーザ光、２はレーザ光の光軸、３はレーザ媒質ガス、４
は放電電極、６はブロア、７はレーザ媒質ガスの流れ、
８は熱交換器、１１はレーザ媒質ガス３が循環するため
のダクト、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはレーザ光
反射手段であり、レーザ媒質ガス３、放電電極４、ブロ
ア６、熱交換器８、ダクト１１は筐体１０の内部に構成
されている。

【０００３】図１６は従来の放電電極４を示す一部断面
の斜視図である。１３は誘電体、１４は誘電体１３に覆
われた金属電極、１５は金属電極１４の内部を流れ、放
電電極４を冷却する冷却水の通路、１６は金属電極１４
を覆う絶縁体であり、以上のように放電電極４が構成さ
れている。５は金属電極１４に印加する交流電圧電源、
９は誘電体１３間で発生する放電である。

【０００４】次に動作について説明する。筐体１０内に
はレーザ媒質ガス３が充填されており、ブロア６によっ
て１対の放電電極４の間を通るように循環されている。
レーザ媒質ガス３は、例えば炭酸ガスレーザの場合は、
二酸化炭素、窒素、ヘリウムを含む混合ガスが一般的で
ある。放電電極４間には交流電圧を印加することによっ
て放電９が発生し、レーザ媒質ガス３を励起し、いわゆ
る原子のエネルギの高い準位の分布密度を低い準位の分
布密度より大きくした反転分布を生成する。反転分布が
発生したレーザ媒質ガスは光を放出し、レーザ反射手段
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによって反射、増幅さ
れる。特にレーザ光反射手段１２ａは透過もするように
構成されている。図１４ではＺ型折り返しタイプのレー
ザ発振器でレーザ光反射手段を４枚使用しているが、他
の共振器構成（レーザ光反射手段数が２以上）である場
合もある。増幅された光はレーザ反射手段１２ａから外
にレーザ光１として取り出される。励起された高温のレ
ーザ媒質ガス３は、熱交換器８を通り、冷却され再び循
環される。

【０００５】放電電極４は、レーザ媒質ガスの流れ７を
挟み、流れ方向と垂直に放電が形成されるように設置さ
れている。誘電体１３は、例えばガラスやセラミクスな
どの高誘電体である。金属電極１４に交流電圧５が印加
されると、対向する放電電極４の誘電体１３間で誘電体
放電９が発生する。絶縁体１６は誘電体１３の放電面側
表面の一部を露出したまま、誘電体１３を覆うように形
成され、周辺の部材（例えば筐体１０）との放電を抑制
するために使用している。絶縁体１６は、例えばシリコ
ン系あるいはテフロン系樹脂であり、誘電体１３に比べ
て低い誘電率を持つ。誘電体１３表面は励起によって、
高温になったレーザ媒質ガス７が循環しているため、金
属電極１４に冷却水１５を流して間接的に誘電体１３を
冷却している。図中詳細には記述していないが、冷却水
の通路１５には冷却水が流れ、ファンクーラーやコンプ
レッサー等を介して循環するように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ発振器は
上記のように構成されており、レーザ媒質ガス３が放電
９によって励起されるため、レーザ媒質ガスの流れ７方
向に図１７のような温度勾配が生じる。一般に屈折率は
温度の関数であるため、前記温度勾配が屈折率分布を生
じる。光は屈折率の高い方向に進む性質があるので、あ
たかも共振器内にプリズムが挿入されたのと同一の状況
が生じ、設定された光軸２と違った発振軸にて光は共振
しはじめる。また、温度勾配は放電電力に比例するた
め、レーザ光の発振出力を上げると放電電力が上昇し、
温度勾配も大きくなる。前記変化の結果、レーザ光反射
手段を固定していると、図１８のａ→ｂ→ｃのように発
振軸が変化する。ここで断っておくが、光軸とは温度勾
配がない場合で図１８中のａであり、通常それぞれのレ
ーザ反射手段の中心を結んだ軸を示し、発振軸とは実際
にレーザ光が共振、増幅する軸である。上述のような変
化のため、レーザ出力を変化させる加工や測定を行う場
合に位置ずれや角度ずれが生じ、正確な測定や精度の良
い加工が困難であるという問題があった。

【０００７】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、レーザ出力の変化によってレ
ーザビームの特性が変化しない安定なレーザ発振器を得
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るレーザ発
振器は、対向する放電電極間で生成される放電の方向
と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒質ガスの
流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガスを励起
し発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に交わるよう
に構成されているレーザ発振器において、上記放電電極
は、レーザ光の光軸方向に分割して配置され、分割され
た放電電極間を通るレーザ媒質ガスの流れは、各々の放
電電極間で互いに対向流になるようにし、各々の放電電
極のレーザ媒質ガスの上流端をレーザ光の光軸を挟んで
交互に反対側に形成したものである。

【０００９】また、放電電極は、放電を生成するための
交流電圧を印加する電極管と放電電極を冷却する冷却通
路を有すると共に、レーザ光の光軸方向に分割して配置
され、分割された放電電極間を通るレーザ媒質ガスの流
れは、各々の放電電極間で対向流になるようにし、各々
の電極管は冷却通路を１本化する冷却通路接続手段と交
流電圧を共有化するための配線によって結び付けられ、
１本化された放電電極を有し、各々の放電電極のレーザ
媒質ガスの上流端をレーザ光の光軸を挟んで交互に反対
側に形成したものである。

【００１０】また、放電電極は、放電を生成する電極管
と、上記電極を冷却する冷却通路を有し、上記放電電極
の電極管はレーザ媒質ガスの流れを分割するために電極
管の中心軸を平行にシフトした屈曲部を有し、上記媒質
ガスの流れは上記電極管の屈曲部において互いに対向流
になるようにしたものである。

【００１１】また、電極管の屈曲部は絶縁体で覆われて
おり、放電を生成する放電部の電極管より細く構成され
ているものである。

【００１２】また、放電電極は、放電を生成する電極管
を有し、上記電極管は放電面に突出部を有し、上記突出
部はレーザ光の光軸方向に分割して配置され、分割され
た放電電極の突出部の間を通るレーザ媒質ガスの流れ
は、各々の突出部の間で互いに対向流になるように形成
され、上記電極管の突出部以外は絶縁体で覆われる構成
にしたものである。

【００１３】また、放電電極は放電を生成するように放
電発生側の裏面に導電体を配置した誘電体を有し、上記
導電体はレーザ光の光軸方向に分割して配置され、分割
された導電体に対応する放電電極の間を通るレーザ媒質
ガスの流れは、各々の導電体の間で互いに対向流になる
ようにしたものである。

【００１４】また、相対する放電電極のレーザ媒質ガス
の流れが対向する位置に、レーザ光の通過を妨げないよ
うに仕切りを設けたものである。

【００１５】また、対向する放電電極間で生成される放
電の方向と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒
質ガスの流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガ
スを励起し、発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に
交わるように構成されているレーザ発振器において、上
記放電電極とレーザ媒質ガスを流す送風器と上記レーザ
媒質ガスを冷却する熱交換器を有するユニットを複数組
み合わせ、組み合わせに対応するユニットがレーザ光の
光軸を中心に互いに反転するように配置したものであ
る。

【００１６】

【作用】この発明におけるレーザ発振器は、レーザ媒質
ガスの温度勾配によって生じる発振軸のずれを補正する
ように構成されているので、放電電力の強さによって生
じていたレーザビームの位置ずれを補正できる。

【００１７】また、放電電力の強さによって生じていた
レーザビームの位置ずれを補正できると共に放電電極を
一体化して放電を分割できるように構成されているので
筐体内部での配管や配線が増加せず信頼性の高いレーザ
発振器が得られる。

【００１８】また、放電電極の放電領域で交差するガス
流によって生じるレーザ媒質ガスの乱流や渦巻がレーザ
ビームに及ぼす悪影響を取り除き、放電電力によって生
じていたレーザビームの位置ずれを補正できる。

【００１９】また、ユニットの組み合わせ方によってレ
ーザ媒質ガスによって生じる発振軸のずれを補正できる
と共に、レーザ媒質ガスの軸方向と放電の軸方向に発生
していたレーザビームの異方性が改善され、方向性のな
い均質なビームを生成することができる。

【００２０】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。

【００２１】図１はこの発明の一実施例によるレーザ発
振器を示す斜視図である。また、図２は図１のレーザ発
振器を上からみた断面図である。従来のレーザ発振器と
異なる点は放電電極４と、ブロア６ａ，６ｂおよび熱交
換器８ａ，８ｂおよびダクト１１ａ，１１ｂを筐体１０
の光軸方向の中心において分割して光軸に対して左右反
対に配置して、レーザ媒質ガス７ａ，７ｂは互いに対向
するように流していることである。他の構成については
従来のレーザ発振器と同じであるので省略する。放電電
極４によって生成される放電９ａ，９ｂは前記ブロア等
が分割された位置にて分割されて生成され、レーザ発振
が生成される光軸位置２がそれぞれの放電９ａ，９ｂの
下流側に位置するように放電電極４は一体化されて構成
されている。

【００２２】図３は図１で示した放電電極４を示す一部
断面で表示した詳細図である。図において１３ａ，１３
ｂは、レーザ発振光軸方向で少なくとも２分割してガス
流方向にシフトさせた誘電体である。シフトする量は放
電の上流端から光軸までの距離が同一となるように形成
されている。誘電体１３ａ，１３ｂは各々の相対する誘
電体と向き合うように設置されている。９ａ，９ｂは交
流電圧５を電極管に印加することによって生成される放
電である。誘電体１３ａ，１３ｂによって覆われた金属
電極１４、絶縁体１６は従来と同じ構成であるので説明
を省略する。

【００２３】次に、実施例１の動作について説明する。
レーザ発振器の動作については従来と同じであるから、
ここでは省略する。図１、図２に示すようにブロア６
ａ，６ｂ、熱交換器８ａ，８ｂ、ダクト１１ａ，１１ｂ
は放電電極４に対して２つに分割され、左右対称に配置
されているので、放電電極４によって生成される放電空
間において対向流にレーザ媒質ガス７ａ，７ｂが流れ
る。放電空間内ではレーザ媒質ガスの流れ方向に温度分
布が生成されるが、対向流になったところでこの温度分
布の傾斜は反転する。温度分布によって生じる屈折率の
分布によりレーザ光の発振軸が曲がってゆくことは従来
技術の課題で説明したが、傾斜が反転することによって
発振軸の曲がりが逆転し、発振軸の位置ずれを補正する
ことが可能である。上記のように、放電ゾーンを２分割
する例を述べたが、放電ゾーンを多分割する場合も同じ
効果を奏する。すなわち、レーザ発振軸の曲がりは、レ
ーザ光反射手段１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの曲率
の形状によって平行に移動する成分と角度の成分とに分
解することができるが、平行に移動する成分は、分割数
を偶数にすることで打ち消すことが可能である。また、
角度の成分は分割数が多ければ多いほどなくなる。図
１、図２のように折り返し回数が３回の場合、放電の分
割数が２つでも光軸の分割数は６つとなり、角度成分も
無視できるほど小さくなる。図４には２分割の場合、レ
ーザ出力を上げた場合（温度勾配を大きくした場合）の
発振軸変化を２ａ→２ｂ→２ｃのように示す。図中では
発振軸の変化はその差が認識できるように大きく記載し
てあるが、実際は平行ずれ量は非常に少なく、実使用で
は問題にならない量である。角度ずれ量が従来例（図１
８）に比べて格段に少なくなるので長距離伝搬させても
ビームの位置ずれが非常に少なくなる。

【００２４】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２２（１９８９）１
８３５−１８３９で報告されているようにレーザ媒質ガ
スの流れと放電の方向と光軸とが互いに垂直に交わるレ
ーザ発振器では、レーザ光の光軸を放電のレーザ媒質ガ
ス下流端に設定する場合が多い。放電の下流端では、レ
ーザ発振の利得が一番高いため、効率よくレーザ出力を
取り出す場合に使用する。また、レーザ出力を効率的に
取り出すより、パルス発振時のパルスの応答性が必要な
場合は、放電のガス下流端から放電の中心方向へ光軸を
移動する。放電の上流側に光軸を設定する理由は、パル
スの立ち上がり時間：τが τ＝Ｘ／Ｖ Ｘ：放電上流端から光軸までの距離 Ｖ：放電内部でのレーザ媒質ガス流速 で、決められるからパルスの立ち上がりを早くするには
ブロアの性能を向上させるか、光軸を放電の上流側に移
動させるしかない。上記のように光軸位置は要求項目の
違いによって変えられるが、放電のガス上流端から光軸
までの距離（図２中のＸ）は、分割されたそれぞれの放
電位置で同じになるように設定する。なお、放電９ａ，
９ｂは光軸方向からみて、重なる部分があってもよく、
重なるように配置されてなくてもよい。また、放電のガ
スの上流端から光軸までの距離が一致することがレーザ
光のビームのずれを最小限にする設計条件であるが、製
造上の誤差の範囲で光軸までの距離が異なっても同様の
効果を奏する。さらに、放電電極のレーザ媒質ガスの上
流端がレーザ光の光軸を挟んで交互に反対側に形成され
ていればレーザ光のビームの位置ずれは従来の方法と比
べて非常に小さい。

【００２５】以上のような構成にすることにより、レー
ザ出力によって生じていた温度勾配が光軸方向で逆転す
るように放電と光軸とガス流を設定したので、レーザ出
力によって生じていたレーザビームの位置ずれを補正で
きるという効果がある。

【００２６】実施例２．放電電極を分割して放電を生成
する手段として、放電電極の誘電体と金属電極とを一体
化した電極管について詳細に示したものを図５に示す。
５は交流電源、１３ａ，１３ｂは誘電体、１４ａ，１４
ｂは金属電極、１５ａ，１５ｂは金属電極を冷却する冷
却水の通路、１８は金属電極１４ａと１４ｂとを電気的
につなぐ配線、１９は金属電極１４内部の冷却水の通路
１５ａと１５ｂとをつなぐバイパス、２０は金属電極と
誘電体とを併せた電極管である。誘電体１３は、例えば
ガラスやセラミクスなどであって、コーティングや溶射
などによって金属電極１４を覆っている。バイパス１９
はホースによる配管であっても、冷却水の通路を持つブ
ロックであってもよい。図５では２分割の放電を発生す
るための電極管の構造を示したが、３分割以上の場合は
電極管２０を増やし、バイパス１９、配線１８を増やす
だけである。また、放電を生成する相対する電極管は図
示していない。

【００２７】実施例２の動作について説明する。レーザ
発振器、放電電極の動作については実施例１と同じであ
るため説明を省略する。複数の電極管は電気的につなが
っているため、分割された放電は全て同位相で発生す
る。同位相で放電するため近接する放電との影響がな
く、非常に安定な放電が得られる。また、放電電極１対
で複数の放電を分割できるので筐体１０内部の部材の増
大がなく、絶縁距離などによる配置方法の自由度が非常
に高い。また、分割された電極管は、電気も冷却水も放
電電極内部でつながっているため、放電電極への配線・
配管は従来とまったく数が変わらず、筐体内部での継手
の数が増えず、水漏れや配線間・配線−部材間での放電
等を極力押えることができ、レーザ発振器としての信頼
性が高まる利点がある。

【００２８】実施例３．放電電極を分割して放電を生成
する手段として、放電電極の誘電体と金属電極とを一体
化した電極管の別の実施例について詳細に示したものを
図６に示す。５は交流電源、１３は誘電体、１４は金属
電極、１５は金属電極を冷却する冷却水の通路、２０は
金属電極と誘電体とを併せた電極管、２１は金属電極を
屈曲させ、金属電極の中心軸を平行にシフトさせる屈曲
部である。図６では２分割の放電を発生するための電極
管の構造を示したが、３分割以上の場合は屈曲部を増や
すだけである。丁度、実施例２のバイパスの変わりに金
属電極で使用した部材を使って、溶接等でつなげたもの
であってもよい。金属電極と同じ部材を使用してつなげ
ているので配線が必要でなく、電気的に導通することに
なる。誘電体１３は、金属電極の屈曲部も併せて、覆っ
てあり、屈曲部も放電が発生することになる。放電の領
域を稼ぎたい場合は、このような構成にする。その他の
効果は実施例２と同じである。

【００２９】実施例４．放電電極を分割して放電を生成
する手段として、放電電極の誘電体と金属電極とを一体
化した電極管のさらに別の実施例について詳細に示した
ものを図７に示す。５は交流電源、１３は誘電体、１４
は金属電極、１５は金属電極を冷却する冷却水の通路、
２０は金属電極と誘電体とを併せた電極管、２２は金属
電極を屈曲させ、金属電極の中心軸を平行にシフトさせ
る屈曲部である。屈曲部２２は、金属電極１４より細く
なっており、放電電極が表面に露出しないように絶縁体
１５で覆われるような構造にしている。図では２分割の
放電を発生するための電極管の構造を示したが、３分割
以上の場合は屈曲部を増やすだけである。誘電体１３
は、金属電極の屈曲部を覆ってあっても、覆ってなくて
も、屈曲部は絶縁体に覆われているので放電が発生しな
い。屈曲部では、細くなっているので冷却水の通路１５
も同時に細くなり、冷却水の圧損は大きくなるが、屈曲
部での放電が悪影響（ガス温度の異常上昇する）を及ぼ
す場合はこのような構成にする。その他の効果は実施例
２と同じである。

【００３０】実施例５．放電電極を分割して放電を生成
する手段として、放電電極の誘電体と金属電極とを一体
化した電極管のさらに別の実施例について詳細に示した
ものを図８に示す。５は交流電源、１３は誘電体、１４
は金属電極、１５は金属電極を冷却する冷却水の通路、
２０は金属電極と誘電体とを併せた電極管、２３ａ，２
３ｂは電極間に放電面に突出された突出部である。突出
部は、金属電極１４を突出部を持つ構造としてもよく、
また誘電体自身を突出させてもよい。突出部２３以外
は、絶縁体１６に覆われ、放電電極の表面には露出しな
い。図８では２分割の放電を発生するための電極管の構
造を示したが、３分割以上の場合は突出部２３を増やす
だけである。上記構成にすることによって、電極管とし
ては大きくなるが、電極間の屈曲部が必要でないため、
製造コストが安価であり、冷却水の通路１５は十分に大
きく取れ、冷却水の圧損はなくなる。その他の効果は実
施例２と同じである。

【００３１】実施例６．放電電極を分割して放電を生成
する手段として、１つの放電電極の誘電体について詳細
に示したものを図９（ａ）に示す。１３は誘電体、２４
ａ，２４ｂは誘電体の放電面の裏面に形成された導電体
である。誘電体１３は板状であり、導電体２４のある面
側に金属電極があり、それぞれの導電体２４ａ，２４ｂ
と金属電極とは電気的につながっている。放電は、誘電
体裏面の導電体２４の形状に合わせて生成される。導電
体は印刷や溶射で誘電体表面に形成できるため、非常に
形状の自由度が高く、種々の形状の放電を発生できると
ともに、分割数の多い放電を生成するときも容易に表現
しやすい。その他の効果は実施例２と同じである。図９
（ａ）では、導電体２４ａ，２４ｂは光軸方向に２分割
されていて、ガス流方向にスライドさせてあり、導電体
端部２７ａ，２７ｂは光軸方向で一致するように記載さ
れているが、図９（ｂ）のように端部２７ａ，２７ｂが
一致しないで、導電体２４側に入り込んでいてもよく、
また離れていてもよい。また、図９では２分割のものだ
けを例として記載しているが、複数個分割されていても
よい。

【００３２】実施例７．図１０は１対の放電電極を詳細
に示した斜視図である。図において同一符号は実施例
１．と同じであるから説明を省略する。２５は分割され
た放電の対向するレーザ媒質ガス７ａ，７ｂの境界に設
けられた仕切である。対向するレーザ媒質ガスはその境
界で衝突が発生し、渦などが発生し、対流の損失や流れ
の乱れが生じたりする。対流の損失はレーザ媒質ガスの
流速の低下を引き起こし、正常なレーザ発振を阻害す
る。また、流れの乱れは局所的な温度上昇を引き起こ
し、放電を不安定にしたり、レーザビームの位置精度を
悪くしたり、放電電極の局所的温度上昇を招き、放電電
極を破壊したりする。流れの境界に仕切２５を設けるこ
とで、レーザ媒質ガスの流れをスムーズにし、安定なレ
ーザ発振器が得られる効果がある。仕切２５は、放電の
近くに設置されるので絶縁物が望ましい。また、仕切２
５には共振器内部で共振しているビームの通路が必要で
あるが、ビームの通路以外は電極部ですき間がないよう
に構成した方が効果的である。

【００３３】実施例８．図１１は１対の放電電極４、ブ
ロア６、熱交換器８をユニット化した筐体の斜視図であ
る。図において、同一符号は従来と同じであるので説明
を省略する。２６はユニット化された筐体である。図１
２には図１１のユニット化された筐体２６を２組での組
み合わせ方法を斜視図で示している。図１３はユニット
化された筐体２６を４組組み合わせた場合の一例を放電
電極と光軸との関係のみを示した図であり、図１３
（ａ）は光軸方向からみた図であり、図１３（ｂ）は図
１３（ａ）をＡ−Ａ’断面で見た図、図１３（ｃ）は図
１３（ａ）をＢ−Ｂ’断面で見た図である。それぞれの
符号の後のａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれユニット化された
筐体の１つ目、２つ目、３つ目、４つ目を示している。
図１２で示したように、ユニット化された筐体２６を２
つ使用してレーザ発振器を組み立てる場合は１８０度反
転させ、図１３で示したように４つ使用する場合は各々
９０度ずつ回転させ、２×ｎつ使用する場合は１８０／
ｎ度ずつ回転させて組み合わせる。ユニット化されて組
み合わせられた筐体の両端にはミラー反射手段を備えた
ブロックが取り付けられ、真空シールドされ、レーザ媒
質ガスが封入されて循環する。光軸はそれぞれのユニッ
ト化された筐体２６内の放電のレーザ媒質ガス上流端か
らの距離が一致するように設置されている。上流端から
距離を一致させるように光軸を設定する理由については
実施例１ですでに説明しているのでここでは省略する。
図では折り返しがない共振器の場合を示しているが、折
り返しがある場合はそれぞれのユニット化された筐体の
対となる筐体（向きが１８０度違うもの）について折り
返された光軸のうちどちらかの光軸が上流端からの距離
が一致するように設定されていればよい。

【００３４】この実施例の効果は、ユニット化されてい
るので要求に対してレーザ発振出力が違うレーザ発振器
を短期間で供給できるとともに実施例１と同様な効果が
ある。さらにレーザ媒質ガスと放電の方向でレーザビー
ムの特性（ビームの真円性、次数等）が異なることがあ
るが、ｎが２以上の場合はレーザ媒質ガスの軸と放電の
軸とが入れ替わったり、変化するためレーザ媒質ガスの
軸方向と放電の軸方向で発生したレーザビームの異方性
をなくし、方向性のない均質なビームを取り出すことが
できる。

【００３５】実施例９．実施例１，２，３，４，５，
６，７，８では、放電空間内の光軸が１つしか内場合に
ついて示しているが、放電空間にレーザ光の光軸２が複
数存在する場合は、何れかの光軸が放電の上流端からの
距離が一致しているように配置すれば同様な効果が得ら
れる。

【００３６】実施例１０．実施例９の変形例として、放
電空間内部の複数の光軸の中から２つの光軸を選択し、
それらの光軸の中心軸が放電の上流端からの距離が一致
するように配置してもよい。また、上記２つの光軸間の
距離を任意の配分で分割した軸を放電の上流端からの距
離が一致するように配置してもよい。

【００３７】実施例１１．実施例８では、ユニット化さ
れた筐体２６を１８０度／ｎずつ組み合わせると記載し
たが、レーザビームの位置ずれを補正するだけであれ
ば、少なくとも２つのユニットが１８０度反転させて組
み合わせてあればよい。

【００３８】

【発明の効果】この発明は上記のように構成されている
ので、レーザ出力によってレーザビームの特性が変化し
ない安定なレーザ発振器を得られる効果がある。

【００３９】また、分割された放電は、同位相であるた
め安定な放電が得られ、放電電極一対で複数の放電を分
割できるので筐体の部材の節約ができ、絶縁距離などに
よる配置方法の自由度が高い。

【００４０】また、電極管の接続は金属電極と同じ部材
でつないでいるので、配線の必要がなく、屈曲部も誘電
体で覆われており放電領域を稼ぐことができる。

【００４１】また、屈曲部での放電が発生しないのでガ
ス温度の異常上昇する等の悪影響を防止することができ
る。

【００４２】また、製造コストが安価であり、冷却水の
通路が大きく、冷却水の圧損を防止できる。

【００４３】また、導電体は形状の自由度が高く、種々
の形状の放電を発生することができ、分割数の多い放電
を容易に生成できる。

【００４４】また、レーザ媒質ガスの流れをスムーズに
し、安定なレーザ発振器が得られる。

【００４５】また、ユニット化されているので、レーザ
発振出力の異なるレーザ発振器を短納期で供給すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるレーザ発振器を示す
斜視図である。

【図２】この発明の一実施例によるレーザ発振器を示す
上部からの断面図である。

【図３】この発明の一実施例によるレーザ発振器の放電
電極の構造を一部断面で示した詳細図である。

【図４】この発明の一実施例によるレーザ光の発振軸を
示す模式図である。

【図５】この発明の他の実施例による放電電極の電極管
を示す斜視図である。

【図６】この発明の他の実施例による放電電極の電極管
を示す斜視図である。

【図７】この発明の他の実施例による放電電極の電極管
を示す斜視図である。

【図８】この発明の他の実施例による放電電極の電極管
を示す斜視図である。

【図９】この発明の他の実施例による放電電極の誘電体
を示す斜視図である。

【図１０】この発明の他の実施例による１対の放電電極
を詳細に示した斜視図である。

【図１１】この発明の他の実施例によるユニット化され
た筐体を透明にして内部が見えるように示した斜視図で
ある。

【図１２】図１１に示すユニット化された筐体を透明に
して内部が見えるように２組組み合わせて示した斜視図
である。

【図１３】図１１に示すユニット化された筐体を４組組
み合わせ、放電電極と光軸との位置関係を示した光軸方
向からみた断面図，Ａ−Ａ’での断面図、Ｂ−Ｂ’の断
面図である。

【図１４】従来のレーザ発振器を示す斜視図である。

【図１５】従来のレーザ発振器を上からみた断面図であ
る。

【図１６】従来のレーザ発振器の放電電極の構造を一部
断面で示した斜視図である。

【図１７】レーザ媒質ガスの流れの方向に発生する温度
分布である。

【図１８】レーザ出力によって発振軸の変化を示した模
式図である。

【符号の説明】

１ レーザ光 ２ 光軸 ４ 放電電極 ５ 交流電圧 ６ 送風器 ７ レーザ媒質ガスの流れ ８ 熱交換器 ９ 放電 １３ 誘電体 １５ 冷却通路 １６ 絶縁体 １８ 配線 １９ 冷却通路接続手段 ２０ 電極管 ２１ 屈曲部 ２２ 屈曲部 ２３ 突出部 ２４ 導電体 ２５ 仕切り ２６ ユニット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する放電電極間で生成される放電の
   方向と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒質ガ
   スの流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガスを
   励起し発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に交わる
   ように構成されているレーザ発振器において、上記放電
   電極は、レーザ光の光軸方向に分割して配置され、分割
   された放電電極間を通るレーザ媒質ガスの流れは、各々
   の放電電極間で互いに対向流になるようにし、各々の放
   電電極のレーザ媒質ガスの上流端をレーザ光の光軸を挟
   んで交互に反対側に形成したことを特徴とするレーザ発
   振器。
2. 【請求項２】 対向する放電電極間で生成される放電の
   方向と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒質ガ
   スの流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガスを
   励起し発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に交わる
   ように構成されているレーザ発振器において、上記放電
   電極は、放電を生成するための交流電圧を印加する電極
   管と放電電極を冷却する冷却通路を有すると共に、レー
   ザ光の光軸方向に分割して配置され、分割された放電電
   極間を通るレーザ媒質ガスの流れは、各々の放電電極間
   で対向流になるようにし、各々の電極管は冷却通路を１
   本化する冷却通路接続手段と交流電圧を共有化するため
   の配線によって結び付けられ、１体化された放電電極を
   有し、各々の放電電極のレーザ媒質ガスの上流端をレー
   ザ光の光軸を挟んで交互に反対側に形成したことを特徴
   とするレーザ発振器。
3. 【請求項３】 対向する放電電極間で生成される放電の
   方向と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒質ガ
   スの流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガスを
   励起し発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に交わる
   ように構成されているレーザ発振器において、上記放電
   電極は放電を生成する電極管と、上記電極を冷却する冷
   却通路を有し、上記放電電極の電極管はレーザ媒質ガス
   の流れを分割するために電極管の中心軸を平行にシフト
   した屈曲部を有し、上記媒質ガスの流れは上記電極管の
   屈曲部において互いに対向流になるようにしたことを特
   徴とするレーザ発振器。
4. 【請求項４】 上記電極管の屈曲部は絶縁体で覆われて
   おり、放電を生成する電極管より細く構成されているこ
   とを特徴とする請求項３に記載のレーザ発振器。
5. 【請求項５】 対向する放電電極間で生成される放電の
   方向と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒質ガ
   スの流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガスを
   励起し、発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に交わ
   るように構成されているレーザ発振器において、上記放
   電電極は放電を生成する電極管を有し、上記電極管は放
   電面に突出部を有し、上記突出部はレーザ光の光軸方向
   に分割して配置され、分割された放電電極の突出部の間
   を通るレーザ媒質ガスの流れは、各々の突出部の間で互
   いに対向流になるように形成され、上記電極管の突出部
   以外は絶縁体で覆われる構成にしたことを特徴とするレ
   ーザ発振器。
6. 【請求項６】 対向する放電電極間で生成される放電の
   方向と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒質ガ
   スの流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガスを
   励起し発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に交わる
   ように構成されているレーザ発振器において、上記放電
   電極は放電を生成するように放電発生側の裏面に導電体
   を配置した誘電体を有し、上記導電体はレーザ光の光軸
   方向に分割して配置され、分割された導電体に対応する
   放電電極の間を通るレーザ媒質ガスの流れは、各々の導
   電体の間で互いに対向流になるようにしたことを特徴と
   するレーザ発振器。
7. 【請求項７】 上記相対する放電電極のレーザ媒質ガス
   の流れが対向する位置に、レーザ光の通過を妨げないよ
   うに仕切りを設けたことを特徴とする請求項１ないし６
   のいずれか１項に記載のレーザ発振器。
8. 【請求項８】 対向する放電電極間で生成される放電の
   方向と、上記放電電極間を通って循環するレーザ媒質ガ
   スの流れ方向と、上記放電により上記レーザ媒質ガスを
   励起し発生するレーザ光の光軸とが互いに垂直に交わる
   ように構成されているレーザ発振器において、上記放電
   電極とレーザ媒質ガスを流す送風器と上記レーザ媒質ガ
   スを冷却する熱交換器を有するユニットを複数組み合わ
   せ、組み合わせに対応するユニットがレーザ光の光軸を
   中心に互いに反転するように配置したことを特徴とする
   レーザ発振器。