JPH07105538B2 - Gas laser device - Google Patents

Gas laser device

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JPH07105538B2
JPH07105538B2 JP5638989A JP5638989A JPH07105538B2 JP H07105538 B2 JPH07105538 B2 JP H07105538B2 JP 5638989 A JP5638989 A JP 5638989A JP 5638989 A JP5638989 A JP 5638989A JP H07105538 B2 JPH07105538 B2 JP H07105538B2
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microwave
laser
gas
transmission line
coupling
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順一 西前
憲治 吉沢
正和 滝
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、マイクロ波放電を利用してレーザ励起を行
う気体レーザ装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas laser device that performs laser excitation by using microwave discharge.

[従来の技術] 第13図は本願出願人が昭和62年9月10に出願した従来の
気体レーザ装置(特願昭62-225224号)を示す斜視図、
第14図は第13図のXIV-XIV線断面図、第15図は第13図のX
V-XV線断面図である。
[Prior Art] FIG. 13 is a perspective view showing a conventional gas laser device (Japanese Patent Application No. 62-225224) filed by the applicant of the present application on September 10, 1987,
FIG. 14 is a sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 13, and FIG. 15 is X in FIG.
It is a V-XV line sectional view.

図において、2はマイクロ波放電によってレーザ気体に
プラズマを発生させ、レーザ励起を行うためのマイクロ
波回路の一種である、リッジ導波管型のマイクロ波空胴
構造をもつレーザヘッド部、3はマイクロ波発振器とし
てのマグネトロン、4はマグネトロン3の出力するマイ
クロ波をレーザヘッド部2へ導く導波管、6はこの導波
管4を前記レーザヘッド部2へ結合するマイクロ波結合
窓、5はレーザヘッド部2に取り付けられたレーザ発振
用の全反射鏡、7はレーザヘッド部2に取り付けられた
レーザ発振用の部分反射鏡である。また、20は前記レー
ザヘッド部2におけるマイクロ波結合窓6に続く空胴
壁、21及び22はこの空胴壁20の中央部に設けられ、それ
ぞれがマイクロ波回路の一部を構成しているリッジ、23
は一方のリッジ21に形成された導電体壁であり、この従
来例では前記リッジ21の上面に設けられた溝28の底壁面
が使用されている。24はこの導電体壁23に対向して設け
られてマイクロ波の入射窓として作用する、例えばアル
ミナ等による誘電体、25はこの誘電体24が前記リッジ21
上面の溝28を覆うことによって、前記導電体壁23と誘電
体24との間に形成され、炭酸ガスレーザ気体等のレーザ
気体が封入される放電空間である。
In the figure, 2 is a laser head part having a ridge waveguide type microwave cavity structure, which is a kind of microwave circuit for generating plasma in laser gas by microwave discharge and performing laser excitation. A magnetron as a microwave oscillator, 4 is a waveguide for guiding the microwave output from the magnetron 3 to the laser head portion 2, 6 is a microwave coupling window for coupling the waveguide 4 to the laser head portion 2, and 5 is A laser oscillation total reflection mirror attached to the laser head portion 2 and a laser oscillation partial reflection mirror 7 attached to the laser head portion 2. Further, 20 is a cavity wall following the microwave coupling window 6 in the laser head portion 2, and 21 and 22 are provided in the central portion of the cavity wall 20, each constituting a part of a microwave circuit. Ridge, 23
Is a conductor wall formed on one ridge 21. In this conventional example, the bottom wall surface of the groove 28 provided on the upper surface of the ridge 21 is used. The reference numeral 24 designates a dielectric made of, for example, alumina, which is provided so as to face the conductor wall 23 and acts as a microwave entrance window.
By covering the groove 28 on the upper surface, it is a discharge space which is formed between the conductor wall 23 and the dielectric 24 and in which a laser gas such as a carbon dioxide laser gas is sealed.

次に動作について説明する。マグネトロン3で発生した
マイクロ波は、導波管4を伝搬してマイクロ波結合窓6
でインピーダンスを整合させることにより、効率よくレ
ーザヘッド部2に結合される。このレーザヘッド部2は
図示の如くリッジ空胴状になっており、マイクロ波はそ
のリッジ21,22付近に集中して非常に強いマイクロ波電
磁界を発生させる。この強いマイクロ波電磁界により放
電空間25に封入されたレーザ気体が放電破壊し、プラズ
マが発生してレーザ媒質が励起される。ここで、冷却水
路27に冷却水を流して放電プラズマを冷却するととも
に、レーザ気体の圧力等の放電条件を適切に選択するこ
とによって、レーザ発振条件が得られ、第15図に示す部
分反射鏡7とそれに対向した全反射鏡5とでレーザ共振
器を形成することにより、レーザ発振光が得られる。
Next, the operation will be described. The microwave generated by the magnetron 3 propagates through the waveguide 4 and the microwave coupling window 6
By matching the impedance with, the laser head 2 is efficiently coupled. The laser head portion 2 has a ridge cavity shape as shown in the drawing, and microwaves are concentrated near the ridges 21 and 22 to generate a very strong microwave electromagnetic field. Due to this strong microwave electromagnetic field, the laser gas enclosed in the discharge space 25 is destroyed by discharge, plasma is generated, and the laser medium is excited. Here, cooling water is flown through the cooling water passage 27 to cool the discharge plasma, and the laser oscillation conditions are obtained by appropriately selecting the discharge conditions such as the pressure of the laser gas, and the partial reflection mirror shown in FIG. Laser oscillation light is obtained by forming a laser resonator with 7 and the total reflection mirror 5 facing it.

この時、マイクロ波回路の一部を構成しているリッジ21
に形成された導電体壁23と、この導電体壁23に対向して
配置され、マイクロ波の入射窓となる誘電体24との間に
形成される放電空間においてマイクロ波放電が行われ、
マイクロ波の入射はプラズマの一方の面からのみ行われ
ることになるため、プラズマを内導体とする同軸モード
のマイクロ波モードが支配的となる現象が発生するよう
なことはなく、所期のマイクロ波モードによる放電を行
わせることができる。また、図示のレーザヘッド部2の
リッジ空胴のように、マイクロ波回路が前記誘電体24と
プラズマとの境界に垂直な電界成分を有するマイクロ波
モードを形成する場合、誘電体24と導電体壁23とは対向
しているため、導電体壁23に対しても垂直な電界成分を
有することとなりプラズマを貫く電界ができる。そのた
め、導電性を有するプラズマが発生しても、そのプラズ
マより数桁導電率の高い導電体壁23がマイクロ波入射窓
としての誘電体24に対向して配置されているので、入射
マイクロ波の終端電流はこの導電体壁23を流れ、導電体
壁23近傍の電界は強制的にこの導電体壁23の表面に対し
て垂直にされ、発生した前記プラズマを貫通する電界が
維持される。従って、マイクロ波がプラズマ中に浸透し
てプラズマを貫く電流が流れ、この電流の連続性から空
間的に一様な放電プラズマが発生する。このように、空
間的に均一な放電が得られるので、放電全体をレーザの
励起に適当な状態にすることが容易となる。また、マイ
クロ波回路であるレーザヘッド部2とマイクロ波伝送路
である導波管4とがレーザ光軸に沿う方向に並列配置さ
れ、このレーザヘッド部2の長手方向に設けた長尺のマ
イクロ波結合窓6を通じてマイクロ波を供給し、レーザ
ヘッド部2のリッジ21,22の全体に強いマイクロ波電磁
界を均一に発生せしめることができる。このため、装置
全体を大型化することなく、レーザ光軸方向に長く、均
一な放電が得られ、放電全体をレーザの励起に最適な状
態にすることができる。
At this time, the ridge 21 forming part of the microwave circuit
Microwave discharge is performed in the discharge space formed between the conductor wall 23 formed in and the dielectric wall 24, which is arranged so as to face the conductor wall 23 and serves as a microwave entrance window.
Since the microwave is incident only from one side of the plasma, the phenomenon that the microwave mode of the coaxial mode with the plasma as the inner conductor becomes dominant does not occur, and the desired microwave is not generated. Discharge in the wave mode can be performed. When the microwave circuit forms a microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric 24 and the plasma, like the ridge cavity of the laser head portion 2 shown in the figure, the dielectric 24 and the conductor are Since it faces the wall 23, it also has an electric field component perpendicular to the conductor wall 23, and an electric field penetrating the plasma can be formed. Therefore, even if a plasma having conductivity is generated, the conductive material wall 23 having a conductivity several orders of magnitude higher than that of the plasma is arranged so as to face the dielectric 24 as the microwave incident window, so that the incident microwave The termination current flows through the conductor wall 23, and the electric field in the vicinity of the conductor wall 23 is forced to be perpendicular to the surface of the conductor wall 23, so that the electric field penetrating the generated plasma is maintained. Therefore, the microwave penetrates into the plasma and a current flows through the plasma, and a spatially uniform discharge plasma is generated due to the continuity of the current. In this way, since a spatially uniform discharge can be obtained, it becomes easy to put the entire discharge in a state suitable for laser excitation. Further, the laser head portion 2 which is a microwave circuit and the waveguide 4 which is a microwave transmission path are arranged in parallel in the direction along the laser optical axis, and a long micro-wave provided in the longitudinal direction of the laser head portion 2. Microwaves can be supplied through the wave coupling window 6 to uniformly generate a strong microwave electromagnetic field over the ridges 21 and 22 of the laser head portion 2. Therefore, it is possible to obtain a long and uniform discharge in the laser optical axis direction without increasing the size of the entire device, and it is possible to put the entire discharge in an optimum state for laser excitation.

[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の気体レーザ装置では、マイクロ波回
路であるレーザヘッド部2とマイクロ波伝送路である導
波管4とがレーザ光軸に沿う方向に並列配置され、この
レーザヘッド部2の長手方向に設けた長尺のマイクロ波
結合窓6を通じてマイクロ波を供給し、レーザヘッド部
2のリッジ21,22の全体に強いマイクロ波電磁界を均一
に発生せしめ、レーザ光軸方向に長く、均一な放電を可
能にし、放電空間においてより安定かつ均一なプラズマ
を発生できるようにしているが、マイクロ波結合窓6は
誘電体24と相対する位置に設けられているから、マイク
ロ波結合窓6から誘電体24へのマイクロ波の結合強度が
強く、そのため、放電空間25内の一部で放電を始める
と、その部分へのマイクロ波のエネルギー流入が多くな
り、他の部分へのエネルギー流入が少なくなる。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional gas laser device as described above, the laser head portion 2 which is a microwave circuit and the waveguide 4 which is a microwave transmission path are arranged in parallel in the direction along the laser optical axis. Microwaves are supplied through the long microwave coupling window 6 arranged in the longitudinal direction of the laser head portion 2 to uniformly generate a strong microwave electromagnetic field over the ridges 21 and 22 of the laser head portion 2. However, the microwave coupling window 6 is provided at a position facing the dielectric 24, though it is long in the laser optical axis direction and enables uniform discharge to generate more stable and uniform plasma in the discharge space. Therefore, the coupling strength of microwaves from the microwave coupling window 6 to the dielectric 24 is strong, and therefore, when discharge is started in a part of the discharge space 25, the energy of microwaves flows into that part. The more, the energy flow into the other part is reduced.

従って、長手方向の放電分布が不均一となって、放電空
間25においてプラズマが均一に発生しないおそれがある
という問題点があった。
Therefore, there is a problem in that the discharge distribution in the longitudinal direction becomes non-uniform and plasma may not be generated uniformly in the discharge space 25.

また、マイクロ波結合窓6は導波管4の軸に平行に設け
られているから、導波管4からレーザヘッド部2へのマ
イクロ波エネルギーの結合度は長さ方向にわたって一定
であるが、マイクロ波エネルギーはマイクロ波発生装置
であるマグネトロン3側より供給され、徐々にレーザヘ
ッド部2へ結合吸収されるため、導電管4中のマイクロ
波エネルギーはマイクロ波発生源であるマグネトロン3
より遠ざかるに従い次第に小さくなる。従って、レーザ
ヘッド部2へ結合されるエネルギーも少なくなり、第15
図に示すように放電の各節の長さがマグネトロン3より
遠ざかるに従い次第に短くなってこの点からも放電空間
25においてプラズマが均一に発生しないおそれがあると
いう問題点があった。
Further, since the microwave coupling window 6 is provided parallel to the axis of the waveguide 4, the degree of coupling of microwave energy from the waveguide 4 to the laser head portion 2 is constant over the length direction, The microwave energy is supplied from the side of the magnetron 3 which is a microwave generator, and is gradually coupled to and absorbed by the laser head portion 2. Therefore, the microwave energy in the conductive tube 4 is magnetron 3 which is a microwave source.
It becomes smaller as it gets further away. Therefore, the energy coupled to the laser head unit 2 is reduced, and the 15th
As shown in the figure, the length of each node of the discharge gradually shortens as the distance from the magnetron 3 increases, and from this point also the discharge space
In 25, there was a problem that plasma might not be generated uniformly.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、発生するマイクロ波放電プラズマを安定で空
間的に一様なものとし、高効率、大出力のレーザ動作を
可能とする気体レーザ装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and a microwave discharge plasma that is generated is stable and spatially uniform, and a gas that enables laser operation with high efficiency and high output. The purpose is to obtain a laser device.

[課題を解決するための手段] この発明に係る気体レーザ装置は、マイクロ波伝送路と
マイクロ波回路とをレーザ光軸に沿って並列設置し、マ
イクロ波伝送路とマイクロ波回路とを結合スリットを介
して結合し、結合スリットを誘電体と相対する位置から
ずらせて設けた構成としている。また、結合スリットの
結合強度がマイクロ波発振器に近づくに従い次第に弱く
なるように構成している。更に、結合スリットの結合強
度を、マイクロ波発振器に近づくに従い弱くするため
に、結合スリットの巾をマイクロ波発振器に近づくに従
い小さくするか、結合スリットをマイクロ波発振器に近
づくに従い誘電体と相対する位置から遠ざかるようにマ
イクロ波伝送路の軸に対して傾斜させて設けるようにし
てもよい。更にまた、結合スリットを構成するスリット
壁の厚みをマイクロ波発振器に近づくに従い厚くなるよ
うに構成している。
[Means for Solving the Problems] In a gas laser device according to the present invention, a microwave transmission line and a microwave circuit are installed in parallel along a laser optical axis, and the microwave transmission line and the microwave circuit are coupled with each other. And the coupling slit is displaced from the position facing the dielectric. Further, the coupling strength of the coupling slit is gradually weakened as it approaches the microwave oscillator. Further, in order to weaken the coupling strength of the coupling slit as it gets closer to the microwave oscillator, the width of the coupling slit is made smaller as it gets closer to the microwave oscillator, or the position where the coupling slit faces the dielectric as it gets closer to the microwave oscillator. You may incline and it may be provided with respect to the axis | shaft of a microwave transmission path so that it may be distanced from it. Furthermore, the thickness of the slit wall constituting the coupling slit is configured to increase as it approaches the microwave oscillator.

[作用] この発明における気体レーザ装置は、マイクロ波伝送路
とマイクロ波回路とをレーザ光軸に沿って並列設置し、
誘電体と相対する位置からずらせて設けられた結合スリ
ットを介してマイクロ波伝送路とマイクロ波回路とを結
合させているから、結合スリットを通過したマイクロ波
は直接誘電体に到達せず、結合スリットから誘電体への
マイクロ波の結合が弱まり、マイクロ波エネルギーが放
電空間内の一部だけに多く流入する現象が弱まり、放電
空間における長手方向全体にわたって、マイクロ波エネ
ルギーによる放電分布が均一になる。
[Operation] In the gas laser device according to the present invention, the microwave transmission line and the microwave circuit are installed in parallel along the laser optical axis,
Since the microwave transmission line and the microwave circuit are coupled through the coupling slit provided at a position offset from the position facing the dielectric, the microwave passing through the coupling slit does not directly reach the dielectric and is coupled. Microwave coupling from the slit to the dielectric is weakened, the phenomenon that microwave energy flows into only a part of the discharge space is weakened, and the discharge distribution due to microwave energy becomes uniform over the entire length in the discharge space. .

また、もう一つの発明における気体レーザ装置は、マイ
クロ波伝送路とマイクロ波伝送路とをレーザ光軸に沿っ
て並列設置し、マイクロ波伝送路とマイクロ波回路とを
結合スリットを介して結合し、結合スリットの長手方向
における各部位の結合強度を結合スリットの巾を変える
か、結合スリットをマイクロ波伝送路の軸に対して傾斜
させるか、結合スリットを構成するスリット壁の厚みを
変えるかしてマイクロ波発振器に近づくに従い弱くなる
ようにしたから、マイクロ波伝送路中のマイクロ波エネ
ルギーが強いマイクロ波発生源側では、結合スリットの
結合強度が弱く、マイクロ波エネルギーは弱められてマ
イクロ波回路に導入され、またマイクロ波伝送路中のマ
イクロ波エネルギーが弱いマイクロ波発生源から遠い位
置では、結合スリットの結合強度が強く、マイクロ波エ
ネルギーが弱められる程度が少なくなってマイクロ波回
路に導入される。従ってマイクロ波回路であるレーザヘ
ッド部に導入されるマイクロ波エネルギーは均一とな
り、放電空間における長手方向全体にわたってマイクロ
波エネルギーによる放電分布が均一になる。
Further, in the gas laser device according to another invention, a microwave transmission line and a microwave transmission line are installed in parallel along the laser optical axis, and the microwave transmission line and the microwave circuit are coupled via a coupling slit. , The coupling strength of each part in the longitudinal direction of the coupling slit, the width of the coupling slit is changed, the coupling slit is inclined with respect to the axis of the microwave transmission line, or the thickness of the slit wall constituting the coupling slit is changed. Since the microwave energy becomes weaker as it gets closer to the microwave oscillator, on the microwave generation source side where the microwave energy in the microwave transmission line is strong, the coupling strength of the coupling slit is weak and the microwave energy is weakened and the microwave circuit Is introduced into the microwave transmission line and the microwave energy in the microwave transmission line is far from the microwave source, Strongly bond strength bets is the degree to which microwave energy is weakened is introduced into the microwave circuit becomes small. Therefore, the microwave energy introduced into the laser head portion, which is a microwave circuit, becomes uniform, and the discharge distribution by the microwave energy becomes uniform over the entire longitudinal direction in the discharge space.

[実施例] 第1図はこの発明の一実施例による気体レーザ装置を示
す斜視図、第2図は第1図のII-II線断面図、第3図は
第1図のIII-III線断面図である。図において、従来例
と同一の構成は従来例と同一符号を付して重複した構成
の説明を省略する。
[Embodiment] FIG. 1 is a perspective view showing a gas laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a line III-III in FIG. FIG. In the figure, the same configurations as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals as those of the conventional example, and the description of the duplicated configurations is omitted.

60は導波管5をレーザヘッド部2へ結合する結合スリッ
ト61を有するスリット壁である。この結合スリット61は
誘電体24と相対する位置からずらせて設けられている。
Reference numeral 60 is a slit wall having a coupling slit 61 for coupling the waveguide 5 to the laser head portion 2. The coupling slit 61 is provided so as to be displaced from the position facing the dielectric 24.

上記のように構成された気体レーザ装置においては、マ
イクロ波伝送路である導波管4とマイクロ波回路である
レーザヘッド部2とがレーザ光軸に沿う方向に並列配置
され、導波管4とレーザヘッド部2とが誘電体24と相対
する位置からずらせて設けられた結合スリット61を介し
て結合されているから、マイクロ波発振器であるマグネ
トロン3からのマイクロ波が導波管4を通してレーザヘ
ッド部2に伝送されるときに結合スリット61を通過した
マイクロ波は直接に誘電体24に到達せず、結合スリット
61から誘電体24へのマイクロ波の結合が弱められる。従
って、マイクロ波エネルギーが放電空間25の一部にだけ
多く流入する現象が弱まり、第3図に示すように放電空
間における長手方向全体にわたってマイクロ波エネルギ
ーによる放電分布が均一となるため、放電の各節の長さ
が均等になり、放電空間において安定かつ均一のプラズ
マが発生してレーザ出力を高効率、大出力レーザにて得
ることができる。
In the gas laser device configured as described above, the waveguide 4 that is a microwave transmission line and the laser head portion 2 that is a microwave circuit are arranged in parallel in the direction along the laser optical axis, and the waveguide 4 Since the laser head section 2 and the laser head section 2 are coupled to each other through a coupling slit 61 provided so as to be displaced from the position facing the dielectric body 24, the microwave from the magnetron 3 which is a microwave oscillator passes through the waveguide 4 and the laser. Microwaves that have passed through the coupling slit 61 when being transmitted to the head unit 2 do not directly reach the dielectric 24, and the coupling slit 61
Microwave coupling from 61 to dielectric 24 is weakened. Therefore, the phenomenon that the microwave energy largely flows into only a part of the discharge space 25 is weakened, and as shown in FIG. 3, the discharge distribution due to the microwave energy becomes uniform over the entire longitudinal direction in the discharge space. The nodes become uniform in length, stable and uniform plasma is generated in the discharge space, and the laser output can be obtained with high efficiency and high output laser.

第4図はこの発明の他の実施例を示す斜視図、第5図は
第4図のV−V線断面図、第6図は第4図のVI-VI線断
面図である。この実施例では結合スリット611の構成が
前記実施例と異なる。即ち、この実施例の結合スリット
611はその巾がマグネトロン3に近づくに従い次第に小
さくなるように形成されている。
4 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4, and FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of FIG. In this embodiment, the structure of the coupling slit 611 is different from that of the above embodiment. That is, the coupling slit of this embodiment
611 is formed so that its width becomes gradually smaller as it approaches the magnetron 3.

従って、結合スリット611の結合強度がマグネトロン3
に近づくに従い次第に弱くなっている。そのため、導波
管4中のマイクロ波エネルギーが強いマグネトロン3側
の位置では結合スリット611の結合強度が弱く、マイク
ロ波エネルギーは結合スリット611によって弱められて
レーザヘッド部2に導入され、他方、導波管4中のマイ
クロ波エネルギーが弱くなるマグネトロン3側より遠ざ
かる位置では結合スリット611の結合強度が強く、マイ
クロ波エネルギーが弱められる程度がマグネトロン3側
に比べて少なくなってレーザヘッド部2に導入される。
それ故、長手方向に伸びるレーザヘッド部2の各部位に
導入されるマイクロ波エネルギーは均一となり、放電空
間における長手方向全体にわたってマイクロ波エネルギ
ーによる放電分布が均一になり、放電空間において安定
し、かつ均一なプラズマが発生する。
Therefore, the coupling strength of the coupling slit 611 is equal to that of the magnetron 3.
Is getting weaker as it gets closer to. Therefore, the coupling strength of the coupling slit 611 is weak at the position on the magnetron 3 side where the microwave energy in the waveguide 4 is strong, and the microwave energy is weakened by the coupling slit 611 and introduced into the laser head portion 2, while the microwave energy is guided. At a position farther from the magnetron 3 side where the microwave energy in the wave tube 4 becomes weaker, the coupling strength of the coupling slit 611 is strong, and the microwave energy is weakened to a lesser degree than the magnetron 3 side and introduced into the laser head portion 2. To be done.
Therefore, the microwave energy introduced into each part of the laser head portion 2 extending in the longitudinal direction becomes uniform, the discharge distribution by the microwave energy becomes uniform over the entire longitudinal direction in the discharge space, and the discharge space becomes stable, and A uniform plasma is generated.

第7図はこの発明のさらに他の実施例を示す斜視図、第
8図は第7図のVIII-VIII線断面図、第9図は第7図のI
X-IX線断面図である。この実施例も第6図に示す実施例
と同様に結合スリット612の結合強度がマグネトロン3
に近づくに従い次第に弱くなるように形成されているも
ので、その構成が第6図のものと異なる。即ち、この実
施例の結合スリット612はマグネトロン3に近づくに従
い誘電体24と相対する位置から次第に遠ざかるように導
波管4の軸に対して傾斜させて形成されている。従っ
て、結合スリット612のマグネトロン3側の位置では誘
電体24から離れているために結合強度が弱く、結合スリ
ット612のマグネトロン3側より遠ざかった位置では誘
電体24に近づいているために結合強度が強い。それ故、
長手方向に延びるレーザヘッド部2の各部位に導入され
るマイクロ波エネルギーは第4図に示す実施例のものと
同様に均一となる。
FIG. 7 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII of FIG. 7, and FIG. 9 is I of FIG.
It is an X-IX line sectional view. Also in this embodiment, the coupling strength of the coupling slit 612 is similar to that of the embodiment shown in FIG.
It is formed so that it gradually weakens as it approaches, and its configuration is different from that of FIG. That is, the coupling slit 612 of this embodiment is formed so as to be inclined with respect to the axis of the waveguide 4 so as to gradually move away from the position facing the dielectric 24 as it approaches the magnetron 3. Therefore, the coupling strength is weak at the position of the coupling slit 612 on the magnetron 3 side because it is far from the dielectric 24, and the coupling strength is weak at the position of the coupling slit 612 farther from the magnetron 3 side because it is closer to the dielectric 24. strong. Therefore,
The microwave energy introduced into each part of the laser head portion 2 extending in the longitudinal direction is uniform as in the embodiment shown in FIG.

第10図はこの発明のさらに別の他の実施例を示す斜視
図、第11図は第10図のXI-XI線断面図、第12図は第10図
のXII-XII線断面図である。この実施例も第6図に示す
実施例と同様に結合スリット613の結合強度がマグネト
ロン3に近づくに従い次第に弱くなるように形成されて
いるもので、その構成が第6図のものと異なる。即ち、
この実施例では結合スリット613を構成するスリット壁6
01の厚みをマグネトロン3に近づくに従い次第に厚くな
るように形成されている。また、結合スリット613は誘
電体24と相対する位置に設けられている。このようにス
リット壁601厚みの違いによって結合スリット613の結合
強度が異なるのはスリット壁601を介してもマイクロ波
が伝送されており、スリット壁601が厚くなるとそれを
通過するマイクロ波エネルギーの減衰量が多くなり、そ
の分結合スリット613の結合強度が弱まると考えられる
からである。
FIG. 10 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention, FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI of FIG. 10, and FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII of FIG. . Similar to the embodiment shown in FIG. 6, this embodiment is also formed so that the coupling strength of the coupling slit 613 becomes gradually weaker as it approaches the magnetron 3, and its configuration is different from that of FIG. That is,
In this embodiment, the slit wall 6 forming the coupling slit 613
The thickness of 01 gradually increases as it approaches the magnetron 3. Further, the coupling slit 613 is provided at a position facing the dielectric 24. In this way, the coupling strength of the coupling slit 613 differs depending on the difference in the thickness of the slit wall 601 because microwaves are transmitted through the slit wall 601 as well, and when the slit wall 601 becomes thicker, the microwave energy passing through it is attenuated. This is because it is considered that the amount increases and the coupling strength of the coupling slit 613 weakens accordingly.

従って、結合スリット613のマグネトロン3側ではスリ
ット壁601を厚くして結合強度を弱くし、結合スリット6
13のマグネトロン3側より遠ざかった位置ではスリット
壁603を薄くして結合強度を強くして、長手方向に延び
るレーザヘッド部2の各部位に導入されるマイクロ波エ
ネルギーを均一にしている。
Therefore, on the magnetron 3 side of the coupling slit 613, the slit wall 601 is thickened to weaken the coupling strength, and the coupling slit 6
At a position away from the magnetron 3 side of 13, the slit wall 603 is thinned to increase the coupling strength and uniformize the microwave energy introduced into each part of the laser head portion 2 extending in the longitudinal direction.

上記第4図乃至第10図に示す実施例ではいずれも結合ス
リット611〜613の結合強度をその長手方向において連続
的に変化させるようにしているが、段階的に変化させる
ようにしてもよいことは勿論である。また、結合スリッ
ト61の構成は第4図乃至第10図に示す実施例を任意に組
み合わせたものであってもよいことは勿論である。
In all of the embodiments shown in FIGS. 4 to 10, the coupling strength of the coupling slits 611 to 613 is continuously changed in the longitudinal direction, but it may be changed stepwise. Of course. Further, it goes without saying that the structure of the coupling slit 61 may be any combination of the embodiments shown in FIGS. 4 to 10.

上記実施例では導電体壁23がプラズマに接するものにつ
いて説明したが、導電体表面に誘電体コーティング層の
ようにマイクロ波の波長に比し薄い誘電体層を設けて
も、この誘電体層はマイクロ波に対し低いインピーダン
スとしてしか働かず、マイクロ波の電界分布に大きな影
響を与えることはないから、上記効果が損なわれないの
は言うまでもない。
In the above embodiment, the conductor wall 23 is described as being in contact with plasma.However, even if a dielectric layer that is thinner than the wavelength of microwaves, such as a dielectric coating layer, is provided on the surface of the conductor, this dielectric layer is It goes without saying that the above effect is not impaired because it works only as a low impedance against microwaves and does not significantly affect the electric field distribution of microwaves.

[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、マイクロ波伝送路とマ
イクロ波回路とをレーザ光軸に沿って並列設置し、マイ
クロ波伝送路とマイクロ波回路とを誘電体と相対する位
置からずらせて設けられた結合スリットを介して結合
し、結合スリットを通過したマイクロ波を直接誘電体に
到達しないようにして、結合スリットから誘電体へのマ
イクロ波の結合を弱めたので、マイクロ波エネルギーが
放電空間内の一部だけに多く流入する現象が弱まり、放
電空間における長手方向全体にわたってマイクロ波エネ
ルギーによる放電分布が均一になり、放電空間において
安定かつ均一のプラズマが発生してレーザ出力を高効
率、大出力にて得ることができるという効果を有する。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the present invention, the microwave transmission line and the microwave circuit are installed in parallel along the laser optical axis, and the microwave transmission line and the microwave circuit are disposed from the position facing the dielectric. Since the microwaves that have been coupled through the coupling slits that are staggered do not reach the dielectric directly through the coupling slits, the coupling of the microwaves from the coupling slits to the dielectric is weakened. The phenomenon that a large amount of gas flows into only a part of the discharge space is weakened, the discharge distribution by the microwave energy becomes uniform over the entire longitudinal direction in the discharge space, and stable and uniform plasma is generated in the discharge space to increase the laser output. It has an effect that it can be obtained with high efficiency and high output.

また、もう一つの発明はマイクロ波伝送路とマイクロ波
回路とをレーザ光軸に沿って並列設置し、マイクロ波伝
送路とマイクロ波回路とを結合スリットを介して結合
し、結合スリットの長手方向における各部位の結合強度
を、結合スリットの巾を変えるか、結合スリットをマイ
クロ波伝送路の軸に対して傾斜させるか、結合スリット
を構成するスリット壁の厚みを変えるかしてマイクロ波
発生器に近づくに従い弱くなるようにしたので、マイク
ロ波伝送路中のマイクロ波エネルギーが強いマイクロ波
発生源側の位置では結合スリットの結合強度が弱く、マ
イクロ波エネルギーは弱められてマイクロ波回路に導入
され、またマイクロ波伝送路中のマイクロ波エネルギー
が弱いマイクロ波発生源側から遠い位置では、結合スリ
ットの結合強度が強く、マイクロ波エネルギーが弱めら
れる程度が少なくなってマイクロ波回路に導入されるこ
ととなり、マイクロ波回路に導入されるマイクロ波エネ
ルギーは長手方向に均一となることによって放電空間に
おける長手方向全体にわたってマイクロ波エネルギーに
よる放電分布が均一になり、放電空間において安定かつ
均一のプラズマが発生してレーザ出力を高効率、大出力
にて得ることができるという効果を有する。
Further, another invention is that a microwave transmission line and a microwave circuit are installed in parallel along a laser optical axis, and the microwave transmission line and the microwave circuit are coupled via a coupling slit, and the longitudinal direction of the coupling slit. Microwave generator by changing the width of the coupling slit, inclining the coupling slit with respect to the axis of the microwave transmission path, or changing the thickness of the slit wall constituting the coupling slit. Since it becomes weaker as it approaches, the coupling strength of the coupling slit is weak at the position on the microwave generation source side where the microwave energy in the microwave transmission line is strong, and the microwave energy is weakened and introduced into the microwave circuit. , The microwave energy in the microwave transmission line is weak, and the coupling strength of the coupling slit is strong at the position far from the microwave source side. , The microwave energy is weakened to a lesser extent and is introduced into the microwave circuit, and the microwave energy introduced into the microwave circuit is uniform in the longitudinal direction, so that the microwave energy is distributed over the entire longitudinal direction in the discharge space. The discharge distribution due to energy becomes uniform, and stable and uniform plasma is generated in the discharge space, so that the laser output can be obtained with high efficiency and large output.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による気体レーザ装置を示
す斜視図、第2図は第1図のII-II線断面図、第3図は
第1図のIII-III線断面図、第4図はこの発明の他の実
施例を示す斜視図、第5図は第4図のV−V線断面図、
第6図は第4図のVI-VI線断面図、第7図はこの発明の
さらに他の実施例を示す斜視図、第8図は第7図のVIII
-VIII線断面図、第9図は第7図のIX-IX線断面図、第10
図はこの発明のさらに別の他の実施例を示す斜視図、第
11図は第10図のXI-XI線断面図、第12図は第10図のXII-X
II線断面図、第13図は従来の気体レーザ装置を示す斜視
図、第14図は第13図のXIV-XIV線断面図、第15図は第13
図のXV-XV線断面図である。 2……レーザヘッド部(マイクロ波回路)、3……マグ
ネトロン(マイクロ波発振器)、4……導波管(マイク
ロ波伝送路)、60……スリット壁、61……結合スリッ
ト。 なお、図中、同一符号2は同一、または相当部分を示
す。
1 is a perspective view showing a gas laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG. 4,
6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4, FIG. 7 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is VIII in FIG.
-VIII line sectional view, FIG. 9 is the IX-IX line sectional view of FIG. 7, 10
The drawing is a perspective view showing still another embodiment of the present invention,
11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. 10, and FIG. 12 is XII-X in FIG.
II sectional view, FIG. 13 is a perspective view showing a conventional gas laser device, FIG. 14 is a sectional view taken along line XIV-XIV of FIG. 13, and FIG.
It is the XV-XV sectional view taken on the line of FIG. 2 ... Laser head (microwave circuit), 3 ... Magnetron (microwave oscillator), 4 ... Waveguide (microwave transmission line), 60 ... Slit wall, 61 ... Coupling slit. In the figure, the same reference numeral 2 indicates the same or a corresponding portion.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、マイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路と、マイク
ロ波伝送路により伝送されたマイクロ波の放電によりレ
ーザ気体にプラズマを発生させてレーザ励起を行うマイ
クロ波回路とを備え、前記マイクロ波回路中に設けら
れ、マイクロ波の入射窓となる誘電体を一面とする放電
空間に前記レーザ気体を封入し、前記マイクロ波回路に
よって前記誘電体とレーザ気体中に発生したプラズマと
の境界に垂直な電界成分を有するマイクロ波モードを形
成するようにしたマイクロ波励起方式の気体レーザ装置
において、 マイクロ波伝送路とマイクロ波回路とをレーザ光軸に沿
って並列設置し、マイクロ波伝送路とマイクロ波回路と
を結合スリットを介して結合し、結合スリットを誘電体
と相対する位置からずらせて設けたことを特徴とする気
体レーザ装置。
1. A microwave oscillator that oscillates microwaves, a microwave transmission line that transmits microwaves, and a plasma generated in a laser gas by the discharge of the microwaves transmitted by the microwave transmission line to excite the laser. A microwave circuit for performing the microwave circuit, and the laser gas is sealed in a discharge space provided in the microwave circuit and having a dielectric that serves as a microwave entrance window on one surface, and the dielectric circuit and the laser are provided by the microwave circuit. In a microwave excitation type gas laser device configured to form a microwave mode having an electric field component perpendicular to a boundary with plasma generated in a gas, a microwave transmission line and a microwave circuit are arranged along a laser optical axis. Installed in parallel, the microwave transmission line and the microwave circuit are coupled via a coupling slit, and the coupling slit faces the dielectric. A gas laser device, which is provided so as to be displaced from a position.
【請求項2】マイクロ波を発振するマイクロ波発振器
と、マイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路と、マイク
ロ波伝送路により伝送されたマイクロ波の放電によりレ
ーザ気体にプラズマを発生させてレーザ励起を行うマイ
クロ波回路とを備え、前記マイクロ波回路中に設けら
れ、マイクロ波の入射窓となる誘電体との間に形成され
る放電空間に前記レーザ気体を封入し、前記マイクロ波
回路によって前記誘電体とレーザ気体中に発生したプラ
ズマとの境界に垂直な電界成分を有するマイクロ波モー
ドを形成するようにしたマイクロ波励起方式の気体レー
ザ装置において、 マイクロ波伝送路とマイクロ波回路とをレーザ光軸に沿
って並列設置し、マイクロ波伝送路とマイクロ波回路と
を結合スリットを介して結合し、結合スリットの長手方
向における各部位の結合強度がマイクロ波発振器に近づ
くに従い弱くなるように形成されていることを特徴とす
る気体レーザ装置。
2. A microwave oscillator that oscillates microwaves, a microwave transmission line that transmits microwaves, and a microwave that is transmitted through the microwave transmission line to generate plasma in the laser gas for laser excitation. And a microwave circuit for performing the microwave circuit, and enclosing the laser gas in a discharge space formed between the microwave circuit and a dielectric that serves as a microwave entrance window. In a microwave-excitation type gas laser device for forming a microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the body and plasma generated in the laser gas, a microwave transmission line and a microwave circuit are used for laser light Installed in parallel along the axis, connect the microwave transmission line and the microwave circuit through the coupling slit, and connect them in the longitudinal direction of the coupling slit. A gas laser device, wherein the coupling strength of each part in the gas laser device is weakened as it approaches the microwave oscillator.
【請求項3】結合スリットはその巾がマイクロ波発振器
に近づくに従い小さくなるように形成されていることを
特徴とする請求項1又は2記載の気体レーザ装置。
3. The gas laser device according to claim 1, wherein the coupling slit is formed so that its width becomes smaller as it gets closer to the microwave oscillator.
【請求項4】結合スリットはマイクロ波発振器に近づく
に従い、誘電体と相対する位置から遠ざかるようにマイ
クロ波伝送路の軸に対して傾斜させて設けられているこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の気体レーザ装置。
4. The coupling slit is provided so as to be inclined with respect to the axis of the microwave transmission line so as to move away from the position facing the dielectric as it approaches the microwave oscillator. 2. The gas laser device according to 2.
【請求項5】結合スリットを構成するスリット壁の厚み
をマイクロ波発振器に近づくに従い厚くなるように形成
されていることを特徴とする請求項1又は2記載の気体
レーザ装置。
5. The gas laser device according to claim 1 or 2, wherein the slit wall forming the coupling slit is formed so that the thickness thereof becomes thicker as it approaches the microwave oscillator.
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