JPH0716060B2 - ハライド銅蒸気レーザ - Google Patents
ハライド銅蒸気レーザInfo
- Publication number
- JPH0716060B2 JPH0716060B2 JP32101589A JP32101589A JPH0716060B2 JP H0716060 B2 JPH0716060 B2 JP H0716060B2 JP 32101589 A JP32101589 A JP 32101589A JP 32101589 A JP32101589 A JP 32101589A JP H0716060 B2 JPH0716060 B2 JP H0716060B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- copper vapor
- discharge
- khz
- halide
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はハライド銅蒸気レーザに関し、特に、高繰り返
し、高効率で、安定に発振するハライド銅蒸気レーザに
関する。
し、高効率で、安定に発振するハライド銅蒸気レーザに
関する。
従来、銅蒸気を用いたレーザ発振装置は知られていた。
銅蒸気レーザからの発振波長は510.6nmの緑色と578.2nm
の黄色であり、核燃料廃棄物の再処理においてウランと
プルトニウムの一方を第２高調波を用いて励起して分離
するピューレックス法の光源、レーザカラーディスプレ
ーの光源（578.2nmの光を色素で赤色にし、510.6nmの第
２高調波を発生させそれを色素で青色にし、510.6nmの
緑色をそのまま用いる。）、腎臓、肝臓、皮膚の治療用
光源等として注目されている。また、同じ波長を発振す
るハライド銅蒸気レーザも知られている。特に、ハライ
ド銅蒸気レーザは立ち上がりの早い（５分以下）特徴を
持つ。
銅蒸気レーザからの発振波長は510.6nmの緑色と578.2nm
の黄色であり、核燃料廃棄物の再処理においてウランと
プルトニウムの一方を第２高調波を用いて励起して分離
するピューレックス法の光源、レーザカラーディスプレ
ーの光源（578.2nmの光を色素で赤色にし、510.6nmの第
２高調波を発生させそれを色素で青色にし、510.6nmの
緑色をそのまま用いる。）、腎臓、肝臓、皮膚の治療用
光源等として注目されている。また、同じ波長を発振す
るハライド銅蒸気レーザも知られている。特に、ハライ
ド銅蒸気レーザは立ち上がりの早い（５分以下）特徴を
持つ。
上記のような銅蒸気レーザは、基底準位から励起準位へ
励起されたCu原子が準安定準位へ遷移して上記の波長の
光を放出し、この準安定準位から無輻射でゆっくり基底
準位へ緩和し、再び励起準位へ励起されるというサイク
ルを繰り返す（セルフターミネート型）レーザで、レー
ザ発振はパルス状になる。
励起されたCu原子が準安定準位へ遷移して上記の波長の
光を放出し、この準安定準位から無輻射でゆっくり基底
準位へ緩和し、再び励起準位へ励起されるというサイク
ルを繰り返す（セルフターミネート型）レーザで、レー
ザ発振はパルス状になる。
しかしながら、従来の銅蒸気レーザは、電流の表皮効果
により発振パターンがガウス分布から外れて中心部が相
対的に弱くなると言う欠点があり、また、ハライド銅蒸
気レーザは、放電が不安定で、効率が上がらず、また高
出力を出せない等の問題があった。特に、ハライド銅蒸
気レーザについては、これらの欠点により、約10年前に
研究がストップされていた。
により発振パターンがガウス分布から外れて中心部が相
対的に弱くなると言う欠点があり、また、ハライド銅蒸
気レーザは、放電が不安定で、効率が上がらず、また高
出力を出せない等の問題があった。特に、ハライド銅蒸
気レーザについては、これらの欠点により、約10年前に
研究がストップされていた。
したがって、本発明の目的は、このような従来の銅蒸気
レーザ装置の問題点を解決して、高繰り返し、高効率
で、高出力のレーザ光を安定にかつビーム広がり角を抑
えて発振するハライド銅蒸気レーザを提供することであ
る。
レーザ装置の問題点を解決して、高繰り返し、高効率
で、高出力のレーザ光を安定にかつビーム広がり角を抑
えて発振するハライド銅蒸気レーザを提供することであ
る。
上記目的を達成するために、本発明のハライド銅蒸気レ
ーザは、放電繰り返し周波数を25kHz以上にしたことを
特徴とするものであり、特に、上記周波数を25kHzから4
0kHzの範囲に選ぶことが望ましい。また、ハライド銅と
しては、CuCl、CuBr、CuIの何れかを用いることが望ま
しい。
ーザは、放電繰り返し周波数を25kHz以上にしたことを
特徴とするものであり、特に、上記周波数を25kHzから4
0kHzの範囲に選ぶことが望ましい。また、ハライド銅と
しては、CuCl、CuBr、CuIの何れかを用いることが望ま
しい。
放電繰り返し周波数をう25kHz以上にしたので、放電が
安定して、高効率で高出力の、しかもビーム広がり角が
小さいレーザ発振が得られる。特に、この周波数が25kH
z〜40kHzの範囲にあるときは、効率はピークを示す。
安定して、高効率で高出力の、しかもビーム広がり角が
小さいレーザ発振が得られる。特に、この周波数が25kH
z〜40kHzの範囲にあるときは、効率はピークを示す。
本発明のハライド銅蒸気レーザは、CuCl、CuBr、CuI等
のハライド銅を用いてレーザ発振を行わせるものであ
る。第１図に本発明のハライド銅蒸気レーザの１実施例
の構成を示す。上記の何れかのハライド銅１をレーザ窓
４、４を有するレーザ発振管２の内部に封入して、レー
ザ発振管２の両端に取り付けた放電電極３、３間に繰り
返し高電圧を印加して放電を起こさせる。なお、図にお
いて、符号５は共振器用の反射鏡を、符号６は出力鏡を
示す。レーザ発振のメカニズムは、例えばハライド銅と
してCuBrを例にとると、放電電子の衝突によりCuBrは、
CuBr＋ｅ→Cu＋Br＋ｅのように解離し、続いて生じる電
子との衝突で、Cu＋ｅ→Cu*＋ｅ（Cu*は銅の励起準位を
表す）と励起される。励起された銅原子は下準位へ遷移
するとき、Cu*→Cum＋ｈν（ｈνは放出エネルギを示
す。Cumは準安定準位を表す。）と誘導放出をして、51
0.6nm（緑色光）と578.2nm（黄色光）のレーザ発振を行
う。
のハライド銅を用いてレーザ発振を行わせるものであ
る。第１図に本発明のハライド銅蒸気レーザの１実施例
の構成を示す。上記の何れかのハライド銅１をレーザ窓
４、４を有するレーザ発振管２の内部に封入して、レー
ザ発振管２の両端に取り付けた放電電極３、３間に繰り
返し高電圧を印加して放電を起こさせる。なお、図にお
いて、符号５は共振器用の反射鏡を、符号６は出力鏡を
示す。レーザ発振のメカニズムは、例えばハライド銅と
してCuBrを例にとると、放電電子の衝突によりCuBrは、
CuBr＋ｅ→Cu＋Br＋ｅのように解離し、続いて生じる電
子との衝突で、Cu＋ｅ→Cu*＋ｅ（Cu*は銅の励起準位を
表す）と励起される。励起された銅原子は下準位へ遷移
するとき、Cu*→Cum＋ｈν（ｈνは放出エネルギを示
す。Cumは準安定準位を表す。）と誘導放出をして、51
0.6nm（緑色光）と578.2nm（黄色光）のレーザ発振を行
う。
第１図に繰り返し高電圧を印加するための回路の１例を
示してある。DC電源７からの高圧電流が充電用インダク
タンス９を介して充電用コンデンサ８に流れ込むように
なっている。この充電用インダクタンス９は、電源７か
ら急激にコンデンサ８に電流が流れて電源７が破壊され
るのを保護するためのものである。充電用コンデンサ８
にたまった電荷を放電するように、一方の極とアースの
間にスイッチング用のサイラトロン10が接続されおり、
サイラトロン10のグリッドにパルス発生装置11からのゲ
ートパルスが入力するように接続されている。充電用コ
ンデンサ８の他方の極は、レーザ発振管２の一方の放電
電極３に接続されており、レーザ発振管２の他方の放電
電極３はアースに接続されている。そして、両放電電極
間には、充電用コンデンサ８より容量の小さいピーキン
グコンデンサ12が接続されている。上記パルス発生装置
11のパルス周波数は可変に調整可能になっている。した
がって、パルス発生装置11からのパルスがサイラトロン
10に入ったときのみ、充電用コンデンサ８の一方の極か
らアースに電流が流れ、他方の極の反対電荷はピーキン
グコンデンサ12に流れ込む。ピーキングコンデンサ12の
作用により、その両端には昇圧された高電圧が発生し
て、レーザ発振管２の両放電電極３間に放電が起こる。
したがって、この放電の繰り返し周波数は、パルス発生
装置11からのパルス周波数によって決まる。
示してある。DC電源７からの高圧電流が充電用インダク
タンス９を介して充電用コンデンサ８に流れ込むように
なっている。この充電用インダクタンス９は、電源７か
ら急激にコンデンサ８に電流が流れて電源７が破壊され
るのを保護するためのものである。充電用コンデンサ８
にたまった電荷を放電するように、一方の極とアースの
間にスイッチング用のサイラトロン10が接続されおり、
サイラトロン10のグリッドにパルス発生装置11からのゲ
ートパルスが入力するように接続されている。充電用コ
ンデンサ８の他方の極は、レーザ発振管２の一方の放電
電極３に接続されており、レーザ発振管２の他方の放電
電極３はアースに接続されている。そして、両放電電極
間には、充電用コンデンサ８より容量の小さいピーキン
グコンデンサ12が接続されている。上記パルス発生装置
11のパルス周波数は可変に調整可能になっている。した
がって、パルス発生装置11からのパルスがサイラトロン
10に入ったときのみ、充電用コンデンサ８の一方の極か
らアースに電流が流れ、他方の極の反対電荷はピーキン
グコンデンサ12に流れ込む。ピーキングコンデンサ12の
作用により、その両端には昇圧された高電圧が発生し
て、レーザ発振管２の両放電電極３間に放電が起こる。
したがって、この放電の繰り返し周波数は、パルス発生
装置11からのパルス周波数によって決まる。
ところで、実験の結果、上記繰り返し周波数を25kHz以
上、望ましくは25kHz〜50kHzにすると、放電が安定し
て、高効率で高出力の、しかもビーム広がり角が小さい
レーザ発振が得られることが判明した。なお、効率は25
kHz〜40kHzの範囲においてピークを示す。今までは、高
繰り返し周波数にすると、レーザ発振管２内にハライド
ガスが多量に生じ、これが放電を不安定にする要因とな
るので、望ましいことではないと考えられていた。しか
しながら、実際には、周波数を上げていくと、電流が流
れやすくなり、イオン化が激しくなって放電が安定する
ことが分かった。また、電流が発振管２の中心部を流れ
る中骨効果（ボーンエフェクト）により、綺麗なガウス
分布のレーザ光が得られることも分かった。第２図に、
CuIについて、繰り返し周波数をパラメータにして放電
電圧に対するレーザ出力と効率の特性を示す。この図か
ら明らかなように、繰り返し周波数が25kHz以上、望ま
しくは25kHz〜40kHzにおいて、高効率で高出力のレーザ
発光が得られることが分かる。また、第３図に、繰り返
し周波数を30kHz、放電電圧を11kVとして、レーザ発振
管２内の放電ガスであるネオンガス圧に対するCuIとCuB
rのレーザ出力と効率の特性を示す。現在のところ、最
大出力17.5W、最大効率0.705％、最大繰り返し周波数45
kHzである。
上、望ましくは25kHz〜50kHzにすると、放電が安定し
て、高効率で高出力の、しかもビーム広がり角が小さい
レーザ発振が得られることが判明した。なお、効率は25
kHz〜40kHzの範囲においてピークを示す。今までは、高
繰り返し周波数にすると、レーザ発振管２内にハライド
ガスが多量に生じ、これが放電を不安定にする要因とな
るので、望ましいことではないと考えられていた。しか
しながら、実際には、周波数を上げていくと、電流が流
れやすくなり、イオン化が激しくなって放電が安定する
ことが分かった。また、電流が発振管２の中心部を流れ
る中骨効果（ボーンエフェクト）により、綺麗なガウス
分布のレーザ光が得られることも分かった。第２図に、
CuIについて、繰り返し周波数をパラメータにして放電
電圧に対するレーザ出力と効率の特性を示す。この図か
ら明らかなように、繰り返し周波数が25kHz以上、望ま
しくは25kHz〜40kHzにおいて、高効率で高出力のレーザ
発光が得られることが分かる。また、第３図に、繰り返
し周波数を30kHz、放電電圧を11kVとして、レーザ発振
管２内の放電ガスであるネオンガス圧に対するCuIとCuB
rのレーザ出力と効率の特性を示す。現在のところ、最
大出力17.5W、最大効率0.705％、最大繰り返し周波数45
kHzである。
本発明のハライド銅蒸気レーザにおいては、放電繰り返
し周波数を25kHz以上にしたので、放電が安定して、高
効率で高出力の、しかもビーム広がり角が小さいレーザ
発振が得られる。特に、この周波数が25kHz〜40kHzの範
囲にあるときは、効率はピークを示す。そして、上記周
波数が25kHz以上において、今後さらに大出力化が期待
され、核燃料廃棄物の再処理におけるピューレックス法
の光源、レーザカラーディスプレーの光源、腎臓、肝
臓、皮膚の治療用光源等として有用なものとなる。
し周波数を25kHz以上にしたので、放電が安定して、高
効率で高出力の、しかもビーム広がり角が小さいレーザ
発振が得られる。特に、この周波数が25kHz〜40kHzの範
囲にあるときは、効率はピークを示す。そして、上記周
波数が25kHz以上において、今後さらに大出力化が期待
され、核燃料廃棄物の再処理におけるピューレックス法
の光源、レーザカラーディスプレーの光源、腎臓、肝
臓、皮膚の治療用光源等として有用なものとなる。
第１図は本発明のハライド銅蒸気レーザの１実施例の構
成を示すための図、第２図はCuIについての繰り返し周
波数をパラメータにして放電電圧に対するレーザ出力と
効率の特性を示す図、第３図はレーザ発振管内のネオン
ガス圧に対するCuIとCuBrのレーザ出力と効率の特性を
示す図である。 １……ハライド銅、２……レーザ発振管、３……放電電
極、４……レーザ窓、５……反射鏡、６……出力鏡、７
……DC電源、８……充電用コンデンサ、９……充電用イ
ンダクタンス、10……サイラトロン、11……パルス発生
装置、12……ピーキングコンデンサ
成を示すための図、第２図はCuIについての繰り返し周
波数をパラメータにして放電電圧に対するレーザ出力と
効率の特性を示す図、第３図はレーザ発振管内のネオン
ガス圧に対するCuIとCuBrのレーザ出力と効率の特性を
示す図である。 １……ハライド銅、２……レーザ発振管、３……放電電
極、４……レーザ窓、５……反射鏡、６……出力鏡、７
……DC電源、８……充電用コンデンサ、９……充電用イ
ンダクタンス、10……サイラトロン、11……パルス発生
装置、12……ピーキングコンデンサ
Claims (2)
- 【請求項１】ハライド銅を用いた銅蒸気レーザにおい
て、放電繰り返し周波数を25kHz以上にしたことを特徴
とするハライド銅蒸気レーザ。 - 【請求項２】ハライド銅としてCuCl、CuBr、CuIの何れ
かを用いることを特徴とする請求項１又は２記載のハラ
イド銅蒸気レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32101589A JPH0716060B2 (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | ハライド銅蒸気レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32101589A JPH0716060B2 (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | ハライド銅蒸気レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03181188A JPH03181188A (ja) | 1991-08-07 |
| JPH0716060B2 true JPH0716060B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=18127840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32101589A Expired - Fee Related JPH0716060B2 (ja) | 1989-12-11 | 1989-12-11 | ハライド銅蒸気レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716060B2 (ja) |
-
1989
- 1989-12-11 JP JP32101589A patent/JPH0716060B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03181188A (ja) | 1991-08-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |