JPH07307505A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明はプラズマシ−スの発生を抑制できる
ようにしたガスレ−ザ装置を提供することにある。 【構成】 ガスレ−ザ媒質を放電励起してレ−ザ光を発
生させるガスレ−ザ装置において、放電細管部２２が形
成されその内部に上記ガスレ−ザ媒質が封入されたレ−
ザ管２１と、筒状をなし上記レ−ザ管の一端側に配設さ
れた陽極２５と、上記レ−ザ管の他端に接合されその内
径寸法の少なくとも上記レ−ザ管に接合する一端が上記
放電細管部とほぼ同径に形成された筒状の陰極２８とを
具備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレ−ザ管内に封入され
たガスレ−ザ媒質を放電励起してレ−ザ光を発生させる
ガスレ−ザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種のガスレ−ザ装置は、図
３に示すようにレ−ザ管１を有する。このレ−ザ管１に
は放電空間となる放電細管部２が形成され、この放電細
管部２にはガスレ−ザ媒質が封入されている。上記レ−
ザ管１の一端には第１の容器３が気密に接合され、他端
には第２の容器４が同じく気密に接合されている。

【０００３】上記第１の容器３内には筒状の陽極５が配
設され、上記第２の容器４内には加熱用のコイル６を一
体に備えた熱陰極７が配設されている。上記第１の容器
３には第１のブリュ−スタ窓８が形成され、上記第２の
容器４には第２のブリュ−スタ窓９が形成されている。

【０００４】第１のブリュ−スタ窓８には出力ミラ−１
１が対向して配設され、第２のブリュ−スタ窓９には上
記出力ミラ−１１とで光共振器を形成する高反射ミラ−
１２が対向して配設されている。

【０００５】このような構成において、上記陽極５と熱
陰極７との間に高電圧を印加すると、熱陰極７から放出
された電子Ｅが第２の容器４の内部空間から上記放電細
管部２へ移動する。

【０００６】上記放電細管部２において、電子Ｅはガス
レ−ザ媒質と衝突してイオンを発生し、上記放電細管部
２内にプラズマ状態を形成し、そのプラズマエネルギが
ガスレ−ザ媒質を励起する。それによって、レ−ザ光Ｌ
が発生し、そのレ−ザ光Ｌは高反射ミラ−１２と出力ミ
ラ−１１とで反射を繰り返して増幅され、上記出力ミラ
−１１から発振出力される。

【０００７】ところで、上記構成のガスレ−ザ装置にお
いては、熱陰極７が加熱用のコイル６を備えた構造であ
るため、上記放電細管部２に比べて大径になることが避
けられない。そのため、第２の容器４も、熱陰極７を内
部に収容できるよう、上記放電細管部２に比べて大きく
形成しなければならなかった。

【０００８】第２の容器４が放電細管部２に比べて大き
いと、これらの内部における単位体積当りの電子密度、
つまりプラズマ密度が異なってしまうから、上記放電細
管部２の端面である、つまり第２の容器４との境界部Ｂ
にプラズマシ−スが形成される。

【０００９】プラズマシ−スが形成されると、上記境界
部Ｂにおいて、図４（ａ）に示すように電位の急激な勾
配が生じ、図４（ｂ）に示すように電界強度が上昇し、
さらには図４（ｃ）に示すように局所的な温度上昇が発
生する。その結果、レ−ザ管１が不均一に熱膨脹した
り、スパッタリングされるなどして早期に損傷するとい
うことがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のガ
スレ−ザ装置においては、放電細管部の体積と陰極が設
けられた空間部の体積との差が大きいため、各空間部に
おける単位体積当りのプラズマ密度に差が生じ、それら
の境界部にプラズマシ−スが形成される。そのため、上
記界部が異常に加熱されたり、スパッタを受けるなどし
てレ−ザ管が早期に損傷するということがあった。

【００１１】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、プラズマ密度の変化によ
るプラズマシ−スの発生を抑制し、レ−ザ管の損傷を防
止できるようにしたレ−ザ装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、ガスレ−ザ媒質を放電励起してレ−ザ光
を発生させるガスレ−ザ装置において、放電細管部が形
成されその内部に上記ガスレ−ザ媒質が封入されたレ−
ザ管と、筒状をなし上記レ−ザ管の一端側に配設された
陽極と、上記レ−ザ管の他端に接合されその内径寸法の
少なくとも上記レ−ザ管に接合する一端が上記放電細管
部とほぼ同径に形成された筒状の陰極とを具備したこと
を特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、筒状の陰極の内周面によっ
て形成された空間部と放電細管部の空間部との容積変化
が減少するから、これらの空間部における単位体積当り
のプラズマ密度の変化が減少し、プラズマシ−ルの発生
が抑制される。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１はこの発明の一実施例のガスレ−ザ装置を
示し、このガスレ−ザ装置はレ−ザ管２１を備えてい
る。このレ−ザ管２１は、たとえば石英などの磁器質の
材料によって形成され、その内部にはアルゴンガスなど
のガスレ−ザ媒質が封入されている。上記レ−ザ管２１
には放電細管部２２が軸方向に貫通して形成されてい
る。

【００１５】上記レ−ザ管２１の一端面には、このレ−
ザ管２１と外径寸法がほぼ同径の第１の容器２３が気密
に接続され、他端には同じくレ−ザ管２１と同径の第２
の容器２４が気密に接続されている。上記第１の容器２
３と第２の容器２４はレ−ザ光に対して透明な材料で形
成されていて、その内部空間を上記放電細管部２２に連
通させている。上記第１の容器２３には筒状に形成され
た陽極２５が上記レ−ザ管２１と軸心を一致させて設け
られている。

【００１６】上記レ−ザ管２１の他端部には、その他端
面に開放した円柱状の凹部２６が上記放電細管部２２と
同心的に形成されている。この凹部２６には筒状の陰極
２７が収容されている。この陰極２７の内径寸法は上記
放電細管部２２の内径寸法と同径に形成されていて、そ
の内周面を放電細管部２２の内周面に一致させて上記凹
部２６に設けられている。上記陰極２７の外周には加熱
用のコイル２８が装着されている。

【００１７】上記陽極２５、陰極２７およびコイル２８
は図示しない高圧電源に接続されている。これら陽極２
５、陰極２７およびコイル２８に上記高圧電源から高電
圧が印加されると、陰極２７はコイル２８によって加熱
されるとともに、一対の電極間には放電が点弧され、放
電細管部２２内のガスレ−ザ媒質が励起される。

【００１８】つまり、ガスレ−ザ媒質の放電励起は、陰
極２７の内周面から放出された電子Ｅが放電細管部２２
へ移動することでプラズマ状態が発生してガスレ−ザ媒
質が励起されるようになっている。ガスレ−ザ媒質が励
起されることでレ−ザ光Ｌが発生する。

【００１９】上記第１の容器２３側には出力ミラ−３１
が対向して配置され、上記第２の容器２４側には上記出
力ミラ−３１とで光共振器を形成する高反射ミラ−３２
が対向配置されている。

【００２０】上記放電細管部２２内で発生したレ−ザ光
Ｌは各容器２３、２４の端面を透過して出力ミラ−３１
と高反射ミラ−３２とで反射を繰り返して増幅され、所
定の強度に達すると上記出力ミラ−３１から発振出力さ
れる。

【００２１】このような構成のガスレ−ザ装置におい
て、電子Ｅが放出される陰極２７の内径寸法と、放電細
管部２２の内径寸法とは同径に設定されている。そのた
め、これら両者間には体積に大きな差が生じないから、
陰極２７で発生して放電細管部２２へ移動する電子Ｅの
単位体積当たりの密度は、上記陰極２７の内周部分の空
間部と、上記放電細管部２２とでほぼ等しい。また、内
径寸法がほぼ同径であることで、電子Ｅの移動が円滑に
行われる。したがって、これらのことにより、上記放電
細管部２２と陰極２７との境界部Ｂにプラズマシ−スが
発生するのが抑制される。

【００２２】その結果、レ−ザ管２１が局部的に加熱さ
れ、不均一な熱膨張が生じたり、スパッタが発生して早
期に損傷するのを防止できる。また、レ−ザ管２１に凹
部２６を形成し、その凹部２６に陰極２７を収容したこ
とで、装置の全長を短かくし、小型化を計れる。

【００２３】図２はこの発明の変形例を示す。なお、図
１に示す実施例と同一部分には同一記号を付して説明を
省略する。つまり、この変形例はレ−ザ管２１の一端部
に上記一実施例に示すように、陰極２７を収容するため
の凹部２６が形成されておらず、上記レ−ザ管２１の端
面に、筒状に形成された陰極２７Ａが一端面を接合させ
て設けられている。この陰極２７Ａの内径寸法は、上記
レ−ザ管２１に接合する一端が放電細管部２２の内径寸
法とほぼ同径に形成され、他端に向かって漸次小径とな
るテ−パ状をなしている。

【００２４】このような構成の陰極２７Ａであっても、
レ−ザ管２１と陰極２７との境界部分において、単位体
積当りの電子Ｅの密度、つまりプラズマ密度に大きな変
化を生じさせるのを防止できるから、上記境界部分にプ
ラズマシ−スが発生するのを抑制できる。

【００２５】図２に示す変形例において、陰極２７Ａの
内径寸法がテ−パ状でなく、ストレ−トであっても差し
支えない。尚、この発明は上記各実施例に限定されず、
種々変形可能である。たとえば、陰極を筒状に形成し、
その外周に加熱用のコイルを設けるようにしたが、全体
の形状を筒状コイルにして陰極とコイルとを一体化する
ようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、陰極を筒
状に形成し、その陰極の、少なくともレ−ザ管に接合す
る一端の内径寸法を上記レ−ザ管に形成された放電細管
部の内径寸法とほぼ同径にするようにした。

【００２７】そのため、陰極の内周部分の空間部と、上
記放電細管部とにおいて上記陰極原発生する電子の単位
体積当たりの密度をほぼ同じにできるから、プラズマ密
度にも大きな差が生じることがない。したがって、上記
放電空間部と陰極との境界部分にプラズマシ−スが形成
されるのが抑制され、レ−ザ管が局部的に加熱されて不
均一な熱膨脹が生じたり、スパッタが発生するなどのこ
と防止されるから、上記レ−ザ管が早期に損傷するのを
防止できる。

【００２８】また、陰極の少なくとも一端と放電細管部
との内径寸法がほぼ同径であることにより、陰極で発生
する電子が放電細管部へ円滑に移動するから、そのこと
によってもプラズマ密度の均一化が計れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す全体構成図。

【図２】この発明の変形例を示す陰極部分の構成図。

【図３】従来のレ−ザ装置を示す構成図。

【図４】（ａ）はレ−ザ感と陰極との強化相部分にプラ
ズマシ−スが生じたときの電位の変化の説明図、（ｂ）
は同じく電界の変化の説明図、（ｃ）は同じく温度の変
化の説明図。

【符号の説明】 ２１…レ−ザ管、２２…放電細管部、２３…第１の容
器、２４…第２の容器、２５…陽極、２７…陰極、２８
…コイル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスレ−ザ媒質を放電励起してレ−ザ光
   を発生させるガスレ−ザ装置において、 放電細管部が形成されその内部に上記ガスレ−ザ媒質が
   封入されたレ−ザ管と、筒状をなし上記レ−ザ管の一端
   側に配設された陽極と、上記レ−ザ管の他端に接合され
   その内径寸法の少なくとも上記レ−ザ管に接合する一端
   が上記放電細管部とほぼ同径に形成された筒状の陰極と
   を具備したことを特徴とするガスレ−ザ装置。
2. 【請求項２】 上記レ−ザ管の他端には凹部が形成さ
   れ、この凹部に上記陰極が収容されていることを特徴と
   する請求項１記載のガスレ−ザ装置。
3. 【請求項３】 上記陰極にはその外周に加熱用のコイル
   が設けられていることを特徴とする請求項１記載のガス
   レ−ザ装置。