JPH07135365A - Metal vapor laser - Google Patents

Metal vapor laser

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JPH07135365A
JPH07135365A JP28118593A JP28118593A JPH07135365A JP H07135365 A JPH07135365 A JP H07135365A JP 28118593 A JP28118593 A JP 28118593A JP 28118593 A JP28118593 A JP 28118593A JP H07135365 A JPH07135365 A JP H07135365A
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
metal vapor
laser
discharge tube
hydrogen gas
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP28118593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Watanabe
辺 郁 男 渡
Yasushi Izeki
関 康 井
Setsuo Suzuki
木 節 雄 鈴
Kazuo Hayashi
和 夫 林
Tomoko Ogawa
川 朋 子 小
Etsuo Noda
田 悦 夫 野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH07135365A publication Critical patent/JPH07135365A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a highly efficient high output metal vapor laser having long service life by increasing the plasma resistance and throwing power efficiently into a plasma from a power supply thereby increasing the laser output. CONSTITUTION:A discharge tube 2 encapsulating a buffer gas is discharged to heat a laser medium metal 3 placed in the discharge tube 2 thus producing metal vapor which is then pumped to cause laser oscillation. In such metal vapor laser 21, at least one kind of rare gas 7, hydrogen gas 8, and oxygen gas 13 are employed as the butter gas.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属蒸気レーザ装置に
係り、特に、バッファガスを封入した放電管を放電させ
この放電管中に載置したレーザ媒質金属を加熱して金属
蒸気を生成し、この金属蒸気を励起してレーザ発振させ
る金属蒸気レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal vapor laser device, and more particularly, to discharge a discharge tube filled with a buffer gas to heat a laser medium metal placed in the discharge tube to generate metal vapor. The present invention relates to a metal vapor laser device that excites this metal vapor to cause laser oscillation.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2に従来の金属蒸気レーザ装置1を示
す。図2において、金属蒸気レーザ装置1は放電管2を
備えており、放電管2内にはレーザ媒質金属3、レーザ
管4、および一対の対向した電極5、5が設置されてい
る。一対の対向した電極5、5には、放電電源6が接続
されている。放電管2には、放電管2内に希ガスを供給
するボンベ7、水素ガスを供給するボンベ8およびロー
タリーポンプ9が接続されている。ボンベ7から放電管
2へ供給される希ガスの量はバルブ11によって調節さ
れ、ボンベ8から放電管2へ供給される水素ガスの量は
バルブ10およびバルブ12によって調節される。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a conventional metal vapor laser device 1. In FIG. 2, the metal vapor laser device 1 includes a discharge tube 2, and inside the discharge tube 2, a laser medium metal 3, a laser tube 4, and a pair of opposed electrodes 5 and 5 are installed. A discharge power supply 6 is connected to the pair of opposed electrodes 5, 5. To the discharge tube 2, a cylinder 7 for supplying a rare gas, a cylinder 8 for supplying a hydrogen gas, and a rotary pump 9 are connected to the discharge tube 2. The amount of rare gas supplied from the cylinder 7 to the discharge tube 2 is adjusted by the valve 11, and the amount of hydrogen gas supplied from the cylinder 8 to the discharge tube 2 is adjusted by the valve 10 and the valve 12.

【0003】レーザ光の発振は次のようにして行われ
る。バルブ10を閉じ、バルブ11を開いて適当に希ガ
スを放電管2へ導いた後、電極5、5間を放電させてレ
ーザ媒質金属3を加熱し、金属蒸気を発生させる。ガス
圧力を適当に調節して引き続き放電を行なうことによ
り、金属蒸気が励起され、レーザ発振する。
Oscillation of laser light is performed as follows. After the valve 10 is closed and the valve 11 is opened to appropriately guide the rare gas to the discharge tube 2, the electrodes 5 and 5 are discharged to heat the laser medium metal 3 to generate metal vapor. By appropriately adjusting the gas pressure and continuing the discharge, the metal vapor is excited and laser oscillation occurs.

【0004】ところで、レーザ発振した後さらに、バッ
ファガスに水素ガスを添加することにより、レーザ出力
が増加することが知られている(K.Hayashi,et al.,Jp
n.J.Appl.Phys.vol.31(1992),L1689)。この出力増加
は、水素ガス添加により放電管2中のプラズマ抵抗が上
がり、電源6から放電管2中のプラズマへ電力が効率よ
く投入されることによるためである。また、水素ガスに
はその熱解離によりガス温度を低下させる効果があり、
このガス温度低下によりレーザ下準位密度が低下し、レ
ーザ出力が増加すると考えられる。
By the way, it is known that the laser output is increased by adding hydrogen gas to the buffer gas after laser oscillation (K. Hayashi, et al., Jp.
nJAppl.Phys.vol.31 (1992), L1689). This increase in output is because the plasma resistance in the discharge tube 2 increases due to the addition of hydrogen gas, and the power is efficiently supplied from the power source 6 to the plasma in the discharge tube 2. Also, hydrogen gas has the effect of lowering the gas temperature due to its thermal dissociation,
It is considered that the lower gas temperature lowers the lower laser level density and increases the laser output.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今後
は、今以上に大出力の金属蒸気レーザ装置が要求される
可能性が高く、バッファガスに水素ガスを添加して得ら
れる出力では必ずしも十分なものとは言えなかった。
However, in the future, there is a high possibility that a metal vapor laser device with a higher output than ever will be required, and the output obtained by adding hydrogen gas to the buffer gas is not always sufficient. I couldn't say that.

【0006】そこで本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題を解消し、簡便にレーザ出力の増加を図り、高
出力で高効率かつ長寿命な金属蒸気レーザ装置を提供す
ることである。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, to easily increase the laser output, and to provide a metal vapor laser device with high output, high efficiency and long life.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による金属蒸気レーザ装置は、バッファガス
を封入した放電管を放電させこの放電管中に載置したレ
ーザ媒質金属を加熱して金属蒸気を生成し、この金属蒸
気を励起してレーザ発振させる金属蒸気レーザ装置にお
いて、前記バッファガスとして少なくとも1種類以上の
希ガスと水素ガスと酸素ガスとを用いることを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a metal vapor laser device according to the present invention discharges a discharge tube filled with a buffer gas and heats a laser medium metal placed in the discharge tube. In a metal vapor laser device that generates metal vapor and excites the metal vapor to cause laser oscillation, at least one or more kinds of rare gas, hydrogen gas, and oxygen gas are used as the buffer gas.

【0008】また、前記水素ガスと前記酸素ガスとの割
合において、酸素ガスのほうが水素ガスよりも分圧の比
が少ないことが好適である。
Further, in the ratio of the hydrogen gas and the oxygen gas, it is preferable that the oxygen gas has a smaller partial pressure ratio than the hydrogen gas.

【0009】また、水素ガスと酸素ガスの放電管への添
加順序として、両者を同時に添加するか、または酸素ガ
スよりも水素ガスを先に添加することが好適である。
Further, it is preferable that the hydrogen gas and the oxygen gas are added to the discharge tube at the same time, or the hydrogen gas is added before the oxygen gas.

【0010】また、金属蒸気が生成された後に、水素ガ
スと酸素ガスを添加するようにすることが好適である。
Further, it is preferable to add hydrogen gas and oxygen gas after the metal vapor is generated.

【0011】[0011]

【作用】バッファガスとして希ガスと水素ガスのほかに
酸素ガスを放電管へ添加することにより、酸素ガスは負
性ガスであることから、これを添加することにより水素
ガスを添加した場合よりもさらにプラズマ抵抗が上が
り、電源からプラズマへの電力を効率よく投入すること
ができる。ただし、酸素ガスのみを添加すると、電極等
が急速に酸化してしまい、短寿命の装置となってしま
う。そこで、水素ガスを同時にまたは先に添加すること
により、水素ガスの還元作用により電極等が酸化される
ことを抑制することができ、装置の長寿命化を図ること
ができる。また、酸素ガスとともに水素ガスをも添加す
ることにより、水素ガスの熱解離によるガス温度低下の
効果を利用して、レーザ出力の増加を図ることができ
る。
[Function] When oxygen gas is added to the discharge tube in addition to the rare gas and hydrogen gas as the buffer gas, the oxygen gas is a negative gas. Further, the plasma resistance is increased, and the electric power from the power supply to the plasma can be efficiently supplied. However, when only oxygen gas is added, the electrodes and the like are rapidly oxidized, resulting in a device with a short life. Therefore, by adding hydrogen gas at the same time or first, it is possible to prevent the electrodes and the like from being oxidized by the reducing action of hydrogen gas, and it is possible to extend the life of the device. Further, by adding hydrogen gas together with oxygen gas, it is possible to increase the laser output by utilizing the effect of lowering the gas temperature due to thermal dissociation of hydrogen gas.

【0012】[0012]

【実施例】以下に本発明に係る金属蒸気レーザ装置の実
施例を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the metal vapor laser device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1に本発明の一実施例の概略構成を示
す。図2に示した金属蒸気レーザ装置と同一の構成部分
については同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 1 shows a schematic structure of an embodiment of the present invention. The same components as those of the metal vapor laser device shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0014】図1において、本実施例による金属蒸気レ
ーザ装置21が示されている。本実施例においては、放
電管2内に希ガスを供給するボンベ7および水素ガスを
供給するボンベ8の他に、希ガスと酸素ガスの混合ガス
を放電管へ供給するボンベ13が設けられている。放電
管2とボンベ13との間には、ストップバルブ14およ
び流量調節バルブ15が接続されており、ストップバル
ブ14および流量調節バルブ15の開閉を通じて放電管
2へ供給される酸素ガスが制御される。
In FIG. 1, a metal vapor laser device 21 according to this embodiment is shown. In the present embodiment, in addition to the cylinder 7 for supplying the rare gas and the cylinder 8 for supplying the hydrogen gas into the discharge tube 2, a cylinder 13 for supplying the mixed gas of the rare gas and the oxygen gas to the discharge tube is provided. There is. A stop valve 14 and a flow rate adjusting valve 15 are connected between the discharge tube 2 and the cylinder 13, and the oxygen gas supplied to the discharge tube 2 is controlled by opening and closing the stop valve 14 and the flow rate adjusting valve 15. .

【0015】バルブ10、14を閉じバッファガスとし
て希ガスのみを放電管2に入れた状態で、放電管2を放
電させてレーザ媒質金属3を加熱し、金属蒸気を発生さ
せる。この金属蒸気を励起してレーザ発振させる。レー
ザ発振の後、バルブ10、14を開け、流量調節バルブ
12、15を適当に調整して水素ガスと酸素ガスを放電
管2内へ供給する。なお、流量調節バルブ12、15に
よって水素ガスと酸素ガスの量を微調節することによ
り、プラズマ抵抗を最大にすることができる。
With the valves 10 and 14 closed and only the rare gas used as the buffer gas being introduced into the discharge tube 2, the discharge tube 2 is discharged to heat the laser medium metal 3 to generate metal vapor. This metal vapor is excited to cause laser oscillation. After the laser oscillation, the valves 10 and 14 are opened and the flow rate adjusting valves 12 and 15 are appropriately adjusted to supply hydrogen gas and oxygen gas into the discharge tube 2. The plasma resistance can be maximized by finely adjusting the amounts of hydrogen gas and oxygen gas using the flow rate adjusting valves 12 and 15.

【0016】水素ガスによる還元作用を効率よく行なわ
せるために、酸素ガスの方を水素ガスよりも分圧の比で
少なくしてある。また、水素ガスの添加は酸素ガスの添
加と同時あるいは先にすることにより、水素ガスによる
還元作用を効率よく行うようにしてある。
In order to efficiently carry out the reducing action by hydrogen gas, oxygen gas is made to have a smaller partial pressure ratio than hydrogen gas. In addition, the hydrogen gas is added at the same time as or before the addition of the oxygen gas, so that the reducing action by the hydrogen gas is efficiently performed.

【0017】また、金属蒸気が生成しない時に水素ガス
や酸素ガスを添加すると、放電が不安定になりやすいの
で、水素ガスや酸素ガスは金属蒸気が生成された後に添
加するようにしてある。
Further, if hydrogen gas or oxygen gas is added when metal vapor is not generated, the discharge tends to become unstable. Therefore, hydrogen gas or oxygen gas is added after the metal vapor is generated.

【0018】希ガスとしてはネオン、ヘリウム、アルゴ
ン、キセノンのうち少なくとも1種類以上が供給されれ
ばよい。なお、2種類以上の希ガスを用いることによ
り、さらにプラズマ抵抗を増加させることができる。
At least one selected from neon, helium, argon and xenon may be supplied as the rare gas. The plasma resistance can be further increased by using two or more kinds of rare gases.

【0019】次に本実施例の作用について説明する。放
電管2へ酸素ガスのみを添加するとした場合には、電極
5等が急速に酸化してしまい、短寿命の装置となってし
まう。そこで、水素ガスを同時にまたは先に添加するこ
とにより、水素ガスの還元作用により電極5等が酸化さ
れることを抑制することができる。また、酸素ガスとと
もに水素ガスをも添加することにより、水素ガスの熱解
離によるガス温度を低下させることができる。
Next, the operation of this embodiment will be described. If only oxygen gas is added to the discharge tube 2, the electrodes 5 and the like will be rapidly oxidized, resulting in a device with a short life. Therefore, by adding hydrogen gas at the same time or first, it is possible to suppress the oxidation of the electrodes 5 and the like due to the reducing action of hydrogen gas. Further, by adding hydrogen gas together with oxygen gas, the gas temperature due to thermal dissociation of hydrogen gas can be lowered.

【0020】本実施例の構成によれば、希ガスを供給す
るボンベ7および水素ガスを供給するボンベ8の他に、
希ガスと酸素ガスの混合ガスを放電管2へ供給するボン
ベ13を設けたので、水素ガスのみを添加した場合と比
べてプラズマ抵抗が増加し、プラズマにより多くの電力
を投入することができる。また同時に添加されている水
素ガスの還元作用により、電極等が酸化されることを抑
制することができるので、装置の長寿命化を図ることが
できる。また、酸素ガスとともに水素ガスをも添加する
ことにより、水素ガスの熱解離によるガス温度低下の効
果を利用して、レーザ出力の増加を図ることができる。
According to the structure of this embodiment, in addition to the cylinder 7 for supplying the rare gas and the cylinder 8 for supplying the hydrogen gas,
Since the cylinder 13 for supplying the mixed gas of the rare gas and the oxygen gas to the discharge tube 2 is provided, the plasma resistance is increased as compared with the case where only the hydrogen gas is added, and more electric power can be supplied to the plasma. Further, it is possible to suppress the oxidation of the electrodes and the like due to the reducing action of the hydrogen gas that is added at the same time, so that the life of the device can be extended. Further, by adding hydrogen gas together with oxygen gas, it is possible to increase the laser output by utilizing the effect of lowering the gas temperature due to thermal dissociation of hydrogen gas.

【0021】また、多くの種類のバッファガスを用いる
場合においても、全部あるいはいくつかのバッファガス
を混合することにより、ボンベの数を少なくすることが
でき、装置を簡素化することができる。
Further, even when many kinds of buffer gases are used, by mixing all or some of the buffer gases, the number of cylinders can be reduced and the apparatus can be simplified.

【0022】なお、本実施例においては、対向する電極
5、5の形として縦励起型について示したが、本発明は
これに限らず、横励起型の金属蒸気レーザ装置にも適用
できることは言うまでもない。
In the present embodiment, the vertical excitation type is shown as the shape of the opposing electrodes 5 and 5, but the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the present invention can be applied to a lateral excitation type metal vapor laser device. Yes.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、バッファガスとして希ガスと水素ガスのほかに酸
素ガスを放電管へ添加することにより、水素ガスのみを
添加した場合よりもさらにプラズマ抵抗を上がることが
でき、電源からプラズマへの電力を効率よく投入するこ
とができる。また、バッファガスとして希ガスに水素ガ
スと酸素ガスを添加することにより、電極等の酸化を防
ぐことができる。この結果、高効率で長寿命の金属蒸気
レーザ装置を提供することができる。
As described above, according to the structure of the present invention, oxygen gas is added to the discharge tube in addition to the rare gas and the hydrogen gas as the buffer gas, so that the hydrogen gas is added more than the case where only the hydrogen gas is added. Further, the plasma resistance can be increased, and the electric power from the power supply to the plasma can be efficiently supplied. Further, by adding hydrogen gas and oxygen gas to the rare gas as the buffer gas, it is possible to prevent oxidation of the electrodes and the like. As a result, a highly efficient and long-life metal vapor laser device can be provided.

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

【図1】本発明の一実施例の金属蒸気レーザ装置の概略
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a metal vapor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の金属蒸気レーザ装置の概略構成を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional metal vapor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 放電管 3 レーザ金属媒質 4 レーザ管 5 電極 6 放電電源 7 希ガスボンベ 8 水素ガスボンベ 9 ロータリーポンプ 10、11、14 ストップバルブ 12、15 流量調節バルブ 13 希ガスと酸素ガスの混合気体ボンベ 21 金属蒸気レーザ装置 2 Discharge tube 3 Laser metal medium 4 Laser tube 5 Electrode 6 Discharge power supply 7 Rare gas cylinder 8 Hydrogen gas cylinder 9 Rotary pump 10, 11, 14 Stop valve 12, 15 Flow control valve 13 Mixed gas cylinder of rare gas and oxygen gas 21 Metal vapor Laser equipment

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/22 M (72)発明者 林 和 夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 小 川 朋 子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 野 田 悦 夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01S 3/22 M (72) Inventor Kazuo Hayashi 1 Komukai Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture 1 Share Corporate Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Tomoko Ogawa 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Stock Company Toshiba Research and Development Center (72) Inventor Etsuga Noda Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Komukai Toshiba Town 1 Stock Company Toshiba Research and Development Center

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】バッファガスを封入した放電管を放電させ
この放電管中に載置したレーザ媒質金属を加熱して金属
蒸気を生成し、この金属蒸気を励起してレーザ発振させ
る金属蒸気レーザ装置において、前記バッファガスとし
て少なくとも1種類以上の希ガスと水素ガスと酸素ガス
とを用いることを特徴とする金属蒸気レーザ装置。
1. A metal vapor laser device for discharging a discharge tube filled with a buffer gas, heating a laser medium metal placed in the discharge tube to generate metal vapor, and exciting the metal vapor to cause laser oscillation. 2. A metal vapor laser device according to claim 1, wherein at least one kind of rare gas, hydrogen gas, and oxygen gas are used as the buffer gas.
JP28118593A 1993-11-10 1993-11-10 Metal vapor laser Withdrawn JPH07135365A (en)

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