JPH0716035B2

JPH0716035B2 - 導波管レーザ

Info

Publication number: JPH0716035B2
Application number: JP60026665A
Authority: JP
Inventors: イアン・エドワード・ロス
Original assignee: レザーエコスリミテッド
Priority date: 1984-02-18
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2010-02-22
Also published as: IT8547689A0; GB8404310D0; DE3504403A1; US4703489A; FR2559966B1; FR2559966A1; JPS60193388A; DE3504403C2; GB2154788B; IT8547689A1; CH667947A5; IT1182202B; GB2154788A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は導波管レーザに関し、特に横方向励振導波管レ
ーザの構成に関するものである。

従来技術発生する光源の特性に関係する寸法を有する小形な共振
器内でレーザ作用が生ずる導波管レーザが公知である。
この共振器は、矩形断面のものであることが多い。導波
管を満たしている気体中の放電によつてレーザ作用を発
生する。この放電は、導波管の両端にある電極の間で導
波管の長手方向に伸びるのがこれまで普通であつた。も
つと最近は、共振器の両側面に電極をつけて気体を横方
向に励振する方法が用いられるようになつた。この方法
は、電極をずつと近づけることになり、放電を開始させ
やすくし、横方向励振は、また、気体の圧力を高くする
ことを可能にし、それによつて追加の利点が得られる。

英国特許第1,452,156号は、共振器が銅などの金属の二
つのブロツクをベリリヤまたは溶融石英などの絶縁材料
の二つのブロツクによつて分離して形成されている横方
向に励振される導波管レーザに関している。それの明細
書に記載されたレーザは、100Hzの繰返し速度のパルス
によつて励振されるが、ほかにも40kHzの繰返し速度の
パルスによつて励振される同様の構成のレーザを記載し
ている試料がある。

欧州特許第3,280号は、同様の構成の横方向に励振され
る導波管レーザに関するものである。パルス励振から生
ずる問題を克服するために、交流励振を用いている。し
かし、導波管の二つの対向壁を形成する励振電極と放電
電子との間の相互作用を避けるために、導波管の寸法に
関連した励振周波数を前述の相互作用が起り得ないよう
なものに選ぶことが必要である。これは、望ましくない
場合もあるきびしい制限を励振周波数に課する。なお、
共振器の内側に金属電極があると、気体活性媒質の化学
的劣化を生ずることがある。

発明が解決すべき問題点本発明は、簡単な構成の横方向励振導波管レーザで、励
振電極と電子の相互作用、や励振電極の化学的劣化など
の上記の欠点をもたないものを提供することを目的とし
ている。

問題点を解決する手段本発明によれば、３本の細長い平行みぞが片面に形成さ
れ電気絶縁材料からなる第１のブロツクと、外側の２本
の前記みぞの各々の少なくとも片面を覆つて電極を形成
する導電材料の層と、前記導電層の各々に接続された導
電体と、前記第１のブロツクに形成されたみぞのうちの
少なくとも中央のみぞを閉じるように前記第１のブロツ
クに取付けられた電気絶縁材料からなる第２のブロツク
とを備え、中央みぞは、閉じられると、それが導波管レ
ーザ作用を持続するレーザ共振器を形成できるようにす
る寸法をもつているようにした横方向励振導波管レーザ
を提供することによつて目的を達成する。

実施例第１図を参照すると、横方向励振導波管レーザは、アル
ミナ（Al₂O₃）またはベリリヤ（BeO）などの適当な絶縁
材料からなる二つのブロツクのまわりに構成されてい
る。第１のブロツクは、図示のように矩形断面であるこ
とが好ましく、ブロツクの長さは、レーザそのものの特
性によつて定められる。一方の平らな表面２の中に３本
のみぞ３、４および５が形成される。中央みぞ３は、そ
の中でレーザ発振が起る実際の導波管であり、断面形状
および寸法はやはりレーザの特性によつて定められる。
例としてだけであるが、2mmの辺の正方形断面みぞを10.
6ミクロンのレーザ光を発振するのに用いることができ
る。中央みぞ３の両側に１本づつみぞ４および５が形成
され、これらは、中央みぞ３に平行でそれに接近してい
る。みぞ４および５は、通常、必ずというわけではない
が、中央みぞと同じ深さのものであるが、さらに狭いも
のでもよいし、どんな適当な形のものでもよい。

第２のブロツク６は、みぞ３、４および５が形成されて
いるブロツクの面２を覆つて置かれる蓋である。面２と
蓋の片面は、同じ輪郭のもんで、平らなのが好ましいの
で、蓋６はブロツク１の中の３本のみぞを閉じるように
ブロツク１に固着されてもよい。

第２図は、一つに固着されたブロツクと蓋６の横断面図
である。みぞ４と５には、それらのみぞの表面で中央み
ぞ３に少なくとも最も近い表面を覆つて形成された薄い
金属の層７が入つている。この金属層は、非電着性金属
析出によつて形成された銅であつてもよく、その場合に
は、多分、みぞの側面と底を金属層が覆うので、蓋６が
所定の場所に置かれる前に金属層を形成する。導電層す
なわち金属層７の各々に電気的接続をブロツク１にある
穴に挿入され、金属層７に取付けられた柱８によつて行
うのが好ましい。この電気的接続は、他の方法で行つて
もよい。

上述の組立体は、中央みぞ３に満たす低圧気体を入れる
ことを除けば、レーザを形成し、必要な光学要素がレー
ザの光学共振器を形作る。第３図は、完全なレーザの一
つの可能な構成の長手断面である。組立てたブロツク１
と蓋６に１対の鏡９と10を中央みぞ３を密封するように
固着する。一方の鏡は、全反射性であるが、他方の鏡
は、レーザから出力ビームを出すためにわずかに透過性
である。鏡を所定の場所に密封する前か後に、必要な気
体を、導波管レーザ発振共振器である中央みぞ３に導入
する。入れる気体は、CO₂、Ne、Heの混合物であつても
よい。このレーザは、SOMHz程度の周波数の、例えば、5
00ないし1000Vの交番電圧によつて励振するのが都合よ
く、その電圧を２本の柱８に加える。実際には、広範囲
の励振周波数を用いることができる。第４図は、レーザ
にエネルギーを与える一つの可能な回路構成を示してい
る。無線周波発振器10が必要な付勢周波数の電圧を発生
し、適当な整合回路網11でレーザ12の電極に接続され
る。図示の整合回路網は、可変であつてもよい直列コン
デンサ13と、分路インダクタンス・コイル14からなつて
いる。気体の中に結果として生ずる横方向電界は、レー
ザ作用を生ずる無線周波数放電を発生する。気体放電を
生ずる電極は、絶縁材料の壁を介在させて中央みぞ内の
放電から絶縁されるので、放電イオンまたは電子が導電
層すなわち金属層７に衝突する可能性がない。これは、
電極が放電にさらされるレーザに関連する問題を回避す
る。特に、電極７と気体放電との間の二つのセラミツク
壁は、安定コンデンサとして作用し、気体中の一様で安
定な放電をもたらす。

他の整合回路を用いてもよい。

第３図に示した組立体には、明らかにいくつかの欠点が
ある。主なものは、鏡９および10が大気圧以下の圧力の
気体の入つているレーザ共振器を密封する作用もするの
で、それらの鏡を調節できないことである。第５図は、
ブロツク１と蓋６の同じ組立体を用いる別の構成を略図
で示している。この実施例においては、圧力容器20がレ
ーザ組立体を囲い、レーザ組立体はその容器内にしつか
り保持されている。鏡９および10は、圧力容器20に取付
けられ、調節が可能なように取付けできる。レーザ発振
気体または気体混合物は、圧力容器20に導入されるの
で、ブロツク組立体内の３本のみぞを満たす。電気的接
続子は圧力容器20の壁を通して引出され、レーザ作用が
前のように生ずることができる。ブロツク組立体を圧力
容器の内部に保持する実際の構成は示されていない。

第１および第２図のブロツク組立体に対して種々の変更
が可能である。正確に寸法を決められた第４の表面を必
要とするのは、中央みぞ３だけであるから、蓋６は、中
央みぞ３だけを覆うようにブロツク１より狭くて、みぞ
４および５は開いたままであつてもよい。これは、第６
図に例示されている。これは蓋をブロツクに適当に取付
けできるかどうかに関係している。

すべての形式のレーザが向成りの量の熱を発生する。例
えば、10Wの出力のレーザが、100Wの熱を放散すること
があり、これをレーザから除去することが必要なことが
ある。第７図は、蓋６によつて閉じられた外側みぞ21を
ブロツク１に形成することによつて熱除去を行う方法を
示している。これらのみぞを用いて組立体から不要な熱
を除去する流体冷却材を循環させることができる。

上述の簡単なレーザ構成は、他の代替装置に適応でき
る。二つの別々の出力ビームを発生するため、または折
り返しレーザのために多孔レーザを考案することもでき
る。第８図および第９図は、セラミツク材料からなる単
一ブロツクから形成された二つのそのような装置を例示
している。第８図を参照すると、ブロツク１は５本のみ
ぞが中に形成されており、そのうちの２本、81および82
が二つの導波管レーザ共振器を形成している。中央みぞ
83は、各レーザに共通な一つの電極を形成するために金
属層７を両側に形成されている。共通の中央電極から離
れて、二つの導波管を別々のレーザと考えることができ
るし、同じ発振器86から並列にまたは別々の発振器から
付勢できる。蓋６は、前のように設けられている。

第９図は、２組の３本みぞがブロツク１の両面に形成さ
れている代りの多孔装置を示している。完全に別々の組
の電極と別々の蓋が設けられている。また、各レーザ
は、同一発振器から付勢されてもよいし、または、異な
る周波数で動作できる別々の発振器91および92を設けて
もよい。

明らかにブロツク１と蓋６は矩形断面のものである必要
はないが、これは、おそらく、目的にふさわしい絶縁材
料で作るために最も経済的な形である。必要なみぞは、
それを形成するときブロツクに成型してもよいし、また
は、あとで機械加工してもよい。

発明の効果本発明の構成によれば、横方向に励振される導波管レー
ザの励振電極と電子の相互作用の起るのを防止できると
ともに、励振電極の科学的劣化も防止できるので、安定
なレーザ光を発生できるとともに、装置の寿命を長くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例によるレーザの第１およ
び第２のブロツクの等角分解図、第２図は、第１実施例によるレーザの断面図、第３図は、第２図のレーザの縦断面図、第４図は、図解回路図、第５図は、第２実施例によるレーザの縦断面図、第６図は、レーザの別形の断面図、第７図は、レーザの第３の形の断面図、第８図および第９図は、レーザのさらに別の形を示す図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３本の細長い平行みぞが片面に形成され電
気絶縁材料からなる第１のブロツクと、外側の２本の前
記みぞの各々の少なくとも片面を覆つて電極を形成する
導電材料の層と、前記導電層の各々に接続された導電体
と、前記第１のブロツクに形成されたみぞのうちの少な
くとも中央のみぞを閉じるように前記第１のブロツクに
取付けられた電気絶縁材料からなる第２のブロツクとを
備え、中央みぞが前記第２のブロツクによつて閉じられ
ると導波管レーザ作用を持続するレーザ共振器を形成で
きる寸法を有することとを特徴とする横方向に励振され
る導波管レーザ。
【請求項２】前記３本のみぞの各々が矩形断面のもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の導
波管レーザ。
【請求項３】導電材料の各層は非電着性析出によつて形
成されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の導波管レーザ。
【請求項４】電気絶縁材料の前記第２のブロツクは、み
ぞが形成されている第１のブロツクの事実上全表面を覆
つていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の導波管レーザ。
【請求項５】電気絶縁材料の前記第２のブロツクは、中
央みぞのみを覆うことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の導波管レーザ。