JPH0936464A - 気体レーザーのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置 - Google Patents
気体レーザーのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置Info
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- JPH0936464A JPH0936464A JP17984695A JP17984695A JPH0936464A JP H0936464 A JPH0936464 A JP H0936464A JP 17984695 A JP17984695 A JP 17984695A JP 17984695 A JP17984695 A JP 17984695A JP H0936464 A JPH0936464 A JP H0936464A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザーガス媒質をレーザー光軸上のガス温
度上昇及び分布をもたせることなく均一に放電励起させ
てレーザー出力及び発振効率を向上させることができる
気体レーザのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気
体レーザー装置を提供する。 【解決手段】 マイクロ波発振器２から発振されたマイ
クロ波を導波管３を介して矩型空胴共振器１４に導き、
この内部にレーザー光の光軸に対して電界方向が垂直で
ほぼ強度が一定なＴＥ10モードのマイクロ波電界を形成
させ、このマイクロ波電界によて石英板９ａ，９ｂ間の
レーザーガス媒質を効率よく放電励起させてレーザー出
力を得る。しかも矩型空胴共振器１４の設計誤差等によ
るマイクロ波定在波の共振周波数のずれを、矩型空胴共
振器１４内に設けたチューニングブロック１０ａ，１０
ｂの挿入長を微動調整することによって補正する。
度上昇及び分布をもたせることなく均一に放電励起させ
てレーザー出力及び発振効率を向上させることができる
気体レーザのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気
体レーザー装置を提供する。 【解決手段】 マイクロ波発振器２から発振されたマイ
クロ波を導波管３を介して矩型空胴共振器１４に導き、
この内部にレーザー光の光軸に対して電界方向が垂直で
ほぼ強度が一定なＴＥ10モードのマイクロ波電界を形成
させ、このマイクロ波電界によて石英板９ａ，９ｂ間の
レーザーガス媒質を効率よく放電励起させてレーザー出
力を得る。しかも矩型空胴共振器１４の設計誤差等によ
るマイクロ波定在波の共振周波数のずれを、矩型空胴共
振器１４内に設けたチューニングブロック１０ａ，１０
ｂの挿入長を微動調整することによって補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波領域の電
磁波によってレーザーガス媒質を放電励起する気体レー
ザーのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気体レー
ザー装置に関するものである。
磁波によってレーザーガス媒質を放電励起する気体レー
ザーのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気体レー
ザー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ波気体レーザー装置を図
４、図５及び図６を参照して説明する。図４は従来のマ
イクロ波気体レーザー装置の正面断面図、図５は図４に
示すマイクロ波気体レーザー装置における円筒型空胴共
振器の側面断面図、図６は図４に示すマイクロ波気体レ
ーザー装置の円筒型空胴共振器におけるマイクロ波電界
モードを示す模式図である。
４、図５及び図６を参照して説明する。図４は従来のマ
イクロ波気体レーザー装置の正面断面図、図５は図４に
示すマイクロ波気体レーザー装置における円筒型空胴共
振器の側面断面図、図６は図４に示すマイクロ波気体レ
ーザー装置の円筒型空胴共振器におけるマイクロ波電界
モードを示す模式図である。
【０００３】図４及び図５に示すように、放電管１は円
筒型空胴共振器４の中に軸方向に挿入、設置されてお
り、その両端側には全反射鏡５と出力鏡６とが対向設置
されている。円筒型空胴共振器４の側部には、導波管３
を介してマイクロ波発振器２が接続されている。
筒型空胴共振器４の中に軸方向に挿入、設置されてお
り、その両端側には全反射鏡５と出力鏡６とが対向設置
されている。円筒型空胴共振器４の側部には、導波管３
を介してマイクロ波発振器２が接続されている。
【０００４】従ってマイクロ波発振器２から出力された
マイクロ波が導波管３の中を伝搬して円筒型空胴共振器
４に伝送され、このマイクロ波の電界によって放電管１
内のレーザーガス媒質が放電励起される。これによりレ
ーザーガス媒質からの誘導放出光を得ると共に、この誘
導放出光を光共振器を構成する全反射鏡５と出力鏡６と
の間の往復反射により増幅して、出力鏡６を透過するレ
ーザー光７を取り出す。
マイクロ波が導波管３の中を伝搬して円筒型空胴共振器
４に伝送され、このマイクロ波の電界によって放電管１
内のレーザーガス媒質が放電励起される。これによりレ
ーザーガス媒質からの誘導放出光を得ると共に、この誘
導放出光を光共振器を構成する全反射鏡５と出力鏡６と
の間の往復反射により増幅して、出力鏡６を透過するレ
ーザー光７を取り出す。
【０００５】なおマイクロ波によるレーザーガス媒質の
放電励起方法はＨａｎｄｙ ａｎｄＢｒａｎｄｅｌｉ
ｋ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４９，ｐ３７５
３−３７５６（１９７８）により既に公知である。
放電励起方法はＨａｎｄｙ ａｎｄＢｒａｎｄｅｌｉ
ｋ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４９，ｐ３７５
３−３７５６（１９７８）により既に公知である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロ波を封入した空胴共振器を使った場合、レーザーガス
媒質を放電励起することは可能であるが、通常の空胴共
振器内で形成しうるマイクロ波の定在波としてはＴＭモ
ード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ＭａｇｎｅｔｉｃＭｏｄ
ｅ）或るいはＴＥモード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃＭｏｄｅ）として知られるように多数のモ
ードが混在する。従って、空胴共振器の設計誤差や放電
管内の放電プラズマの発生等による負荷の変動により、
マイクロ波電界モードの共振周波数が当初の設定からず
れ、図６に示すように、レーザーガス媒質を放電励起す
るマイクロ波の電界ベクトル８が複雑多岐な波動とな
る。このためマイクロ波電界強度は放電管軸方向（レー
ザー光軸方向）に一定とならない。このような電界によ
って発生した放電プラズマはマイクロ波エネルギーを吸
収しやすく、放電管内を流れるレーザーガス媒質におけ
る放電プラズマでは下流側でより多くマイクロ波エネル
ギーが吸収される。
ロ波を封入した空胴共振器を使った場合、レーザーガス
媒質を放電励起することは可能であるが、通常の空胴共
振器内で形成しうるマイクロ波の定在波としてはＴＭモ
ード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ＭａｇｎｅｔｉｃＭｏｄ
ｅ）或るいはＴＥモード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃＭｏｄｅ）として知られるように多数のモ
ードが混在する。従って、空胴共振器の設計誤差や放電
管内の放電プラズマの発生等による負荷の変動により、
マイクロ波電界モードの共振周波数が当初の設定からず
れ、図６に示すように、レーザーガス媒質を放電励起す
るマイクロ波の電界ベクトル８が複雑多岐な波動とな
る。このためマイクロ波電界強度は放電管軸方向（レー
ザー光軸方向）に一定とならない。このような電界によ
って発生した放電プラズマはマイクロ波エネルギーを吸
収しやすく、放電管内を流れるレーザーガス媒質におけ
る放電プラズマでは下流側でより多くマイクロ波エネル
ギーが吸収される。
【０００７】このため従来のマイクロ波気体レーザー装
置では放電管全体でレーザーガス媒質を放電励起させる
ことができないことと、レーザーガス媒質を放電励起さ
せるマイクロ波電界が放電管内の局所空間に集中するた
めに生成する放電プラズマの温度が特に下流側で上昇す
ることになってレーザー発振に寄与するエネルギー凖位
の反転分布が成立しにくくなることから、レーザー出力
及び発振効率が低下する。更に、放電管軸方向下流側で
発振利得が低下すること等の欠点がある。
置では放電管全体でレーザーガス媒質を放電励起させる
ことができないことと、レーザーガス媒質を放電励起さ
せるマイクロ波電界が放電管内の局所空間に集中するた
めに生成する放電プラズマの温度が特に下流側で上昇す
ることになってレーザー発振に寄与するエネルギー凖位
の反転分布が成立しにくくなることから、レーザー出力
及び発振効率が低下する。更に、放電管軸方向下流側で
発振利得が低下すること等の欠点がある。
【０００８】従って本発明は上記従来技術の不具合点を
解消するためになされたもので、円筒型空胴共振器内で
の多用なマイクロ波電磁界モードの中から円筒型空胴共
振器の設計誤差あるいは放電プラズマの発生等による負
荷の変動の有無にかかわらず、レーザー発振に適するＴ
Ｍ10モードのマイクロ波電界だけで、レーザーガス媒質
をレーザー光軸上のガス温度上昇及び分布をもたせるこ
となく均一に放電励起させて、レーザー出力及び発振効
率を向上させることができる気体レーザのマイクロ波放
電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置を提供する
ことを目的とする。
解消するためになされたもので、円筒型空胴共振器内で
の多用なマイクロ波電磁界モードの中から円筒型空胴共
振器の設計誤差あるいは放電プラズマの発生等による負
荷の変動の有無にかかわらず、レーザー発振に適するＴ
Ｍ10モードのマイクロ波電界だけで、レーザーガス媒質
をレーザー光軸上のガス温度上昇及び分布をもたせるこ
となく均一に放電励起させて、レーザー出力及び発振効
率を向上させることができる気体レーザのマイクロ波放
電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の気体レーザーのマイクロ波放電励起方法は、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を空胴共振
器に導き、この空胴共振器内に設置された２枚の石英板
間のレーザーガス媒質をマイクロ波電界により放電励起
させてレーザー出力を得る気体レーザーのマイクロ波放
電励起方法において、前記空胴共振器内部にレーザー光
の光軸に対して電界方向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ
10モードのマイクロ波電界を形成させ、このマイクロ波
電界によって前記レーザーガス媒質を放電励起させるこ
とを特徴とする。
明の第１の気体レーザーのマイクロ波放電励起方法は、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を空胴共振
器に導き、この空胴共振器内に設置された２枚の石英板
間のレーザーガス媒質をマイクロ波電界により放電励起
させてレーザー出力を得る気体レーザーのマイクロ波放
電励起方法において、前記空胴共振器内部にレーザー光
の光軸に対して電界方向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ
10モードのマイクロ波電界を形成させ、このマイクロ波
電界によって前記レーザーガス媒質を放電励起させるこ
とを特徴とする。
【００１０】また第２の方法は、上記第１の方法におい
て、空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モードによ
って形成されるマイクロ波定在波の１／２波長でレーザ
ーガス媒質を放電励起させることを特徴とする。
て、空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モードによ
って形成されるマイクロ波定在波の１／２波長でレーザ
ーガス媒質を放電励起させることを特徴とする。
【００１１】また第３の方法は、上記第１又は第２の方
法において、空胴共振器が所定の寸法を有する矩型空胴
共振器であってこの矩型空胴共振器内にＴＥ10モードの
マイクロ波電界を形成させると共に、前記矩型空胴共振
器の矩型断面のレーザー光軸に沿った長辺面の一部を前
記矩形空胴共振器の内部に向けて突出させこの突出部の
挿入長を変えることにより前記矩型空胴共振器内に形成
されるマイクロ波定在波の波長を変化させてレーザーガ
ス媒質の有効励起長を制御することを特徴とする。
法において、空胴共振器が所定の寸法を有する矩型空胴
共振器であってこの矩型空胴共振器内にＴＥ10モードの
マイクロ波電界を形成させると共に、前記矩型空胴共振
器の矩型断面のレーザー光軸に沿った長辺面の一部を前
記矩形空胴共振器の内部に向けて突出させこの突出部の
挿入長を変えることにより前記矩型空胴共振器内に形成
されるマイクロ波定在波の波長を変化させてレーザーガ
ス媒質の有効励起長を制御することを特徴とする。
【００１２】また第４の方法は、上記第３の方法におい
て、レーザーガス媒質の上流側と下流側とで矩型空胴共
振器内の長辺面の突出部の挿入長を変えることによって
この突出部を傾斜させることにより、前記上流側と下流
側とで前記矩型空胴共振器内に形成されるマイクロ波電
界の電界強度に勾配をもたせることを特徴とする。
て、レーザーガス媒質の上流側と下流側とで矩型空胴共
振器内の長辺面の突出部の挿入長を変えることによって
この突出部を傾斜させることにより、前記上流側と下流
側とで前記矩型空胴共振器内に形成されるマイクロ波電
界の電界強度に勾配をもたせることを特徴とする。
【００１３】また第５の方法は、上記第１、第２、第３
又は第４の方法において、２枚の石英板間に導入するレ
ーザーガス媒質を、レーザー光軸に直交する方向に流動
させることを特徴とする。
又は第４の方法において、２枚の石英板間に導入するレ
ーザーガス媒質を、レーザー光軸に直交する方向に流動
させることを特徴とする。
【００１４】また上記目的を達成する本発明の第１のマ
イクロ波気体レーザー装置は、マイクロ波発振器と、こ
のマイクロ波発振器から発振されたマイクロ波が導入さ
れる空胴共振器と、この空胴共振器内に設置された２枚
の石英板と、この２枚の石英板間のレーザーガス媒質と
を有し、このレーザーガス媒質を前記空胴共振器内に形
成されるマイクロ波電界によって放電励起させることに
よりレーザー出力を得るマイクロ波気体レーザー装置に
おいて、前記空胴共振器内部にレーザー光の光軸に対し
て電界方向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ10モードのマ
イクロ波電界を形成させる手段を備えたことを特徴とす
る。
イクロ波気体レーザー装置は、マイクロ波発振器と、こ
のマイクロ波発振器から発振されたマイクロ波が導入さ
れる空胴共振器と、この空胴共振器内に設置された２枚
の石英板と、この２枚の石英板間のレーザーガス媒質と
を有し、このレーザーガス媒質を前記空胴共振器内に形
成されるマイクロ波電界によって放電励起させることに
よりレーザー出力を得るマイクロ波気体レーザー装置に
おいて、前記空胴共振器内部にレーザー光の光軸に対し
て電界方向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ10モードのマ
イクロ波電界を形成させる手段を備えたことを特徴とす
る。
【００１５】また第２の装置は、上記第１の装置におい
て、空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モードによ
って形成されるマイクロ波定在波の１／２波長でレーザ
ーガス媒質を放電励起させる手段を備えたことを特徴と
する。
て、空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モードによ
って形成されるマイクロ波定在波の１／２波長でレーザ
ーガス媒質を放電励起させる手段を備えたことを特徴と
する。
【００１６】また第３の装置は、上記第１又は第２の装
置において、空胴共振器がその内部にＴＥ10モードのマ
イクロ波電界を形成させるための所定の寸法を有する矩
型空胴共振器であると共に、この矩型空胴共振器の矩型
断面のレーザー光軸に沿った長辺面の一部をこの矩型空
胴共振器の内部に向けて突出して形成した突出部を備
え、この突出部の挿入長を変えることで前記矩型空胴共
振器内に形成されるマイクロ波定在波の波長を変化させ
てレーザーガス媒質の有効励起長を制御するようにした
ことを特徴とする。
置において、空胴共振器がその内部にＴＥ10モードのマ
イクロ波電界を形成させるための所定の寸法を有する矩
型空胴共振器であると共に、この矩型空胴共振器の矩型
断面のレーザー光軸に沿った長辺面の一部をこの矩型空
胴共振器の内部に向けて突出して形成した突出部を備
え、この突出部の挿入長を変えることで前記矩型空胴共
振器内に形成されるマイクロ波定在波の波長を変化させ
てレーザーガス媒質の有効励起長を制御するようにした
ことを特徴とする。
【００１７】また第４の装置は、上記第３の装置におい
て、矩型空胴共振器の長辺面の突出部は、レーザーガス
媒質の上流側と下流側とで前記矩型空胴共振器内に形成
されるマイクロ波電界の電界強度に勾配をもたせるべ
く、前記上流側と下流側とで挿入長を変えて傾斜させる
ことができることを特徴とする。
て、矩型空胴共振器の長辺面の突出部は、レーザーガス
媒質の上流側と下流側とで前記矩型空胴共振器内に形成
されるマイクロ波電界の電界強度に勾配をもたせるべ
く、前記上流側と下流側とで挿入長を変えて傾斜させる
ことができることを特徴とする。
【００１８】また第５の装置は、上記第１、第２、第３
又は第４の装置において、２枚の石英板間に導入するレ
ーザーガス媒質をレーザー光軸に直交する方向に流動さ
せる手段を備えたことを特徴とする。
又は第４の装置において、２枚の石英板間に導入するレ
ーザーガス媒質をレーザー光軸に直交する方向に流動さ
せる手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】上記本発明の気体レーザーのマイクロ波放
電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置によれば、
空胴共振器内に形成させるＴＥ10モードのマイクロ波電
界によって、レーザーガス媒質を効率よく放電励起させ
ることができる。
電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置によれば、
空胴共振器内に形成させるＴＥ10モードのマイクロ波電
界によって、レーザーガス媒質を効率よく放電励起させ
ることができる。
【００２０】特に、矩型空胴共振器内部にＴＥ10のマイ
クロ波電磁界モードで形成されるマイクロ波定在波の１
／２波長がレーザガス媒質の放電長よりも大きくなるよ
うにすることでレーザー光軸上に一様なマイクロ波電界
が得られ、この電界により、レーザー光軸方向に均一な
放電を生じさせて空胴共振器内のレーザガス媒質を効率
よく放電励起させることができる。
クロ波電磁界モードで形成されるマイクロ波定在波の１
／２波長がレーザガス媒質の放電長よりも大きくなるよ
うにすることでレーザー光軸上に一様なマイクロ波電界
が得られ、この電界により、レーザー光軸方向に均一な
放電を生じさせて空胴共振器内のレーザガス媒質を効率
よく放電励起させることができる。
【００２１】また空胴共振器の設計誤差や内部に発生す
る放電プラズマ等による負荷の変動に伴なうマイクロ波
定在波の共振周波数のずれを、矩型空胴共振器の長辺面
の突出部の挿入長を変えることで補正できることから、
矩型空胴共振器内のレーザー光軸方向に均一なマイクロ
波電界を容易に形成させることができ、レーザー光軸方
向に均一な放電の発生とレーザーガス媒質全体の放電励
起とが可能となる。
る放電プラズマ等による負荷の変動に伴なうマイクロ波
定在波の共振周波数のずれを、矩型空胴共振器の長辺面
の突出部の挿入長を変えることで補正できることから、
矩型空胴共振器内のレーザー光軸方向に均一なマイクロ
波電界を容易に形成させることができ、レーザー光軸方
向に均一な放電の発生とレーザーガス媒質全体の放電励
起とが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１、
図２及び図３を参照して詳細に説明する。
図２及び図３を参照して詳細に説明する。
【００２３】ここでは空胴共振器として矩型空胴共振器
を用いる場合を例示しており、図１はかかる矩型空胴共
振器を備えたマイクロ波気体レーザー装置の正面断面
図、図２は図１に示すマイクロ波気体レーザ装置におけ
る矩型空胴共振器の側面断面図、図３（ａ）、（ｂ）は
図１に示すマイクロ波気体レーザー装置の矩型空胴共振
器内におけるマイクロ波電界モードの模式図である。こ
れらの図において、前述した図４、図５及び図６と同一
部分には同一符号を付した。
を用いる場合を例示しており、図１はかかる矩型空胴共
振器を備えたマイクロ波気体レーザー装置の正面断面
図、図２は図１に示すマイクロ波気体レーザ装置におけ
る矩型空胴共振器の側面断面図、図３（ａ）、（ｂ）は
図１に示すマイクロ波気体レーザー装置の矩型空胴共振
器内におけるマイクロ波電界モードの模式図である。こ
れらの図において、前述した図４、図５及び図６と同一
部分には同一符号を付した。
【００２４】図１及び図２に示すように、矩型空胴共振
器１４の内部にはそのレーザー光軸をはさんで対向する
２枚の石英板９ａ，９ｂが配置され、矩型空胴共振器１
４のレーザー光軸上の両端には全反射鏡５と出力鏡６と
が対向設置されている。導波管３は矩型空胴共振器１４
の矩型断面の一方の長辺面１４ａの中央部に接続されて
おり、この導波管３の上端にマイクロ波発振器２が接続
されている。
器１４の内部にはそのレーザー光軸をはさんで対向する
２枚の石英板９ａ，９ｂが配置され、矩型空胴共振器１
４のレーザー光軸上の両端には全反射鏡５と出力鏡６と
が対向設置されている。導波管３は矩型空胴共振器１４
の矩型断面の一方の長辺面１４ａの中央部に接続されて
おり、この導波管３の上端にマイクロ波発振器２が接続
されている。
【００２５】また矩型空胴共振器１４の矩型断面の長辺
面１４ａ，１４ｂには、チューニングブロック１０ａ，
１０ｂが各々移動可能に突設されている。これらのチュ
ーニングロック１０ａ，１０ｂは、矢印方向に移動する
ことによって、矩型空胴共振１４内に形成されるマイク
ロ波定在波の波長と共振周波数を変えることができる。
面１４ａ，１４ｂには、チューニングブロック１０ａ，
１０ｂが各々移動可能に突設されている。これらのチュ
ーニングロック１０ａ，１０ｂは、矢印方向に移動する
ことによって、矩型空胴共振１４内に形成されるマイク
ロ波定在波の波長と共振周波数を変えることができる。
【００２６】石英板９ａ，９ｂ間に導入されるレーザー
ガス媒質は、図２に示すように図中左側から流入（レー
ザーガス媒質１１）され図中右側へ流出（レーザーガス
媒質１２）されることにより、レーザー光軸に直交して
流動する。
ガス媒質は、図２に示すように図中左側から流入（レー
ザーガス媒質１１）され図中右側へ流出（レーザーガス
媒質１２）されることにより、レーザー光軸に直交して
流動する。
【００２７】そして、本マイクロ波気体レーザー装置で
は、矩型空胴共振器１４の矩型断面の長辺１４ａ，１４
ｂを８０ｍｍ、短辺１４ｃ，１４ｄを５０ｍｍ、レーザ
ー光軸方向長さを３００ｍｍとした。またチューニング
ブロック１０ａ，１０ｂとしては、金属製のチューニン
グブロックを用いた。
は、矩型空胴共振器１４の矩型断面の長辺１４ａ，１４
ｂを８０ｍｍ、短辺１４ｃ，１４ｄを５０ｍｍ、レーザ
ー光軸方向長さを３００ｍｍとした。またチューニング
ブロック１０ａ，１０ｂとしては、金属製のチューニン
グブロックを用いた。
【００２８】かかるマイクロ波気体レーザー装置におい
て、矩型空胴共振器１４内の電界モードは、空胴共振器
内部へ挿入したアンテナによって電界強度分布を測定し
た結果、図３に示すものが得られた。この図から矩型空
胴共振器１４内に形成されているマイクロ波電界はＴＥ
10モードであることを確認した。図中の１３がＴＥ10モ
ード電界ベクトルである。また、この図に示すように、
マイクロ波定在波の波長が約２５０ｍｍとなることから
ＴＥ10モードでカットオフに近い波長となることがわか
った。更に、この図からわかるように、石英板９ａ，９
ｂの軸方向に形成されているマイクロ波定在波に節腹が
ないことから、石英板９ａ，９ｂ間全体でレーザーガス
媒質が放電する。即ち、マイクロ波定在波の１／２波長
（図３（ａ）に示すレーザ光軸方向波長）でレーザーガ
ス媒質を放電励起しており、マイクロ波定在波の１／２
波長がレーザーガス媒質の放電長（図３中の斜線部）よ
りも大きい。
て、矩型空胴共振器１４内の電界モードは、空胴共振器
内部へ挿入したアンテナによって電界強度分布を測定し
た結果、図３に示すものが得られた。この図から矩型空
胴共振器１４内に形成されているマイクロ波電界はＴＥ
10モードであることを確認した。図中の１３がＴＥ10モ
ード電界ベクトルである。また、この図に示すように、
マイクロ波定在波の波長が約２５０ｍｍとなることから
ＴＥ10モードでカットオフに近い波長となることがわか
った。更に、この図からわかるように、石英板９ａ，９
ｂの軸方向に形成されているマイクロ波定在波に節腹が
ないことから、石英板９ａ，９ｂ間全体でレーザーガス
媒質が放電する。即ち、マイクロ波定在波の１／２波長
（図３（ａ）に示すレーザ光軸方向波長）でレーザーガ
ス媒質を放電励起しており、マイクロ波定在波の１／２
波長がレーザーガス媒質の放電長（図３中の斜線部）よ
りも大きい。
【００２９】また、放電プラズマの発生により共振周波
数が少しずれるので、更に、チューニングブロック１０
ａ，１０ｂを移動させて、その挿入長を微動調整するこ
とにより放電を安定化することができる。このときのレ
ーザー出力及び発振効率を〔表１〕に示す。なお、この
〔表１〕に示す試験結果はレーザーガス媒質として炭酸
ガスレーザー用のガス組成（ＣＯ２，Ｎ２，Ｈｅの混合
ガス、圧力５０Ｔｏｒｒ）の条件で試験を行ったもので
ある。〔表１〕に示すように、チューニングブロック１
０ａ，１０ｂの効果は、一方のチューニングブロック１
０ｂの挿入長のみを微動調整しても、両方のチューニン
グブロック１０ａ，１０ｂの挿入長を共に微動調整して
も同様の効果が得られる。
数が少しずれるので、更に、チューニングブロック１０
ａ，１０ｂを移動させて、その挿入長を微動調整するこ
とにより放電を安定化することができる。このときのレ
ーザー出力及び発振効率を〔表１〕に示す。なお、この
〔表１〕に示す試験結果はレーザーガス媒質として炭酸
ガスレーザー用のガス組成（ＣＯ２，Ｎ２，Ｈｅの混合
ガス、圧力５０Ｔｏｒｒ）の条件で試験を行ったもので
ある。〔表１〕に示すように、チューニングブロック１
０ａ，１０ｂの効果は、一方のチューニングブロック１
０ｂの挿入長のみを微動調整しても、両方のチューニン
グブロック１０ａ，１０ｂの挿入長を共に微動調整して
も同様の効果が得られる。
【００３０】また、チューニングブロック１０ａ，１０
ｂをレーザーガス媒質の流れに対して上流側の方が下流
側よりも挿入量大となるように傾斜をつけることもで
き、こうすることによって〔表１〕に示すようにレーザ
ー出力が改善することから効果大であることが確認でき
た。
ｂをレーザーガス媒質の流れに対して上流側の方が下流
側よりも挿入量大となるように傾斜をつけることもで
き、こうすることによって〔表１〕に示すようにレーザ
ー出力が改善することから効果大であることが確認でき
た。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、マイクロ波気体レーザー装置におい
てそのレーザー光軸方向にレーザーガス媒質の均一な放
電を発生させることができ、レーザーガス媒質の放電励
起を有効に行うことができる。従ってレーザ出力及び発
振効率を向上させることができる。
に本発明によれば、マイクロ波気体レーザー装置におい
てそのレーザー光軸方向にレーザーガス媒質の均一な放
電を発生させることができ、レーザーガス媒質の放電励
起を有効に行うことができる。従ってレーザ出力及び発
振効率を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施例に係るマイクロ波気体レーザ
ー装置の正面断面図である。
ー装置の正面断面図である。
【図２】図１に示すマイクロ波気体レーザー装置におけ
る矩型空胴共振器の側面断面図である。
る矩型空胴共振器の側面断面図である。
【図３】図１に示すマイクロ波気体レーザー装置の矩型
空胴共振器内におけるマイクロ波電界モードの模式図で
ある。
空胴共振器内におけるマイクロ波電界モードの模式図で
ある。
【図４】従来のマイクロ波気体レーザー装置の正面断面
図である。
図である。
【図５】図４に示すマイクロ波気体レーザー装置におけ
る円筒型空胴共振器の側面断面図である。
る円筒型空胴共振器の側面断面図である。
【図６】図４に示すマイクロ波気体レーザー装置の円筒
型空胴共振器におけるマイクロ波電界モードの模式図で
ある。
型空胴共振器におけるマイクロ波電界モードの模式図で
ある。
２ マイクロ波発振器 ５ 全反射鏡 ６ 出力鏡 ７ レーザー光 ９ａ，９ｂ 石英板 １０ａ，１０ｂ チューニングブロック １１ レーザーガス媒質（流入） １２ レーザーガス媒質（流出） １３ ＴＥ10モード電界ベクトル １４ 矩型空胴共振器 １４ａ，１４ｂ 長辺面
Claims (10)
- 【請求項１】 マイクロ波発振器から発振されたマイク
ロ波を空胴共振器に導き、この空胴共振器内に設置され
た２枚の石英板間のレーザーガス媒質をマイクロ波電界
により放電励起させてレーザー出力を得る気体レーザー
のマイクロ波放電励起方法において、 前記空胴共振器内部にレーザー光の光軸に対して電界方
向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ10モードのマイクロ波
電界を形成させ、このマイクロ波電界によって前記レー
ザーガス媒質を放電励起させることを特徴とする気体レ
ーザーのマイクロ波放電励起方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載する気体レーザーのマイ
クロ波放電励起方法において、 空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モードによって
形成されるマイクロ波定在波の１／２波長でレーザーガ
ス媒質を放電励起させることを特徴とする気体レーザー
のマイクロ波放電励起方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載する気体レーザー
のマイクロ波放電励起方法において、 空胴共振器が所定の寸法を有する矩型空胴共振器であっ
てこの矩型空胴共振器内にＴＥ10モードのマイクロ波電
界を形成させると共に、前記矩型空胴共振器の矩型断面
のレーザー光軸に沿った長辺面の一部を前記矩形空胴共
振器の内部に向けて突出させこの突出部の挿入長を変え
ることにより前記矩型空胴共振器内に形成されるマイク
ロ波定在波の波長を変化させてレーザーガス媒質の有効
励起長を制御することを特徴とする気体レーザーのマイ
クロ波放電励起方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載する気体レーザーのマイ
クロ波放電励起方法において、 レーザーガス媒質の上流側と下流側とで矩型空胴共振器
内の長辺面の突出部の挿入長を変えることによってこの
突出部を傾斜させることにより、前記上流側と下流側と
で前記矩型空胴共振器内に形成されるマイクロ波電界の
電界強度に勾配をもたせることを特徴とする気体レーザ
のマイクロ波放電励起方法。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４に記載する気体
レーザーのマイクロ波放電励起方法において、 ２枚の石英板間に導入するレーザーガス媒質を、レーザ
ー光軸に直交する方向に流動させることを特徴とする気
体レーザーのマイクロ波放電励起方法。 - 【請求項６】 マイクロ波発振器と、このマイクロ波発
振器から発振されたマイクロ波が導入される空胴共振器
と、この空胴共振器内に設置された２枚の石英板と、こ
の２枚の石英板間のレーザーガス媒質とを有し、このレ
ーザーガス媒質を前記空胴共振器内に形成されるマイク
ロ波電界によって放電励起させることによりレーザー出
力を得るマイクロ波気体レーザー装置において、 前記空胴共振器内部にレーザー光の光軸に対して電界方
向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ10モードのマイクロ波
電界を形成させる手段を備えたことを特徴とするマイク
ロ波気体レーザー装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載するマイクロ波気体レー
ザー装置において、 空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モードによって
形成されるマイクロ波定在波の１／２波長でレーザーガ
ス媒質を放電励起させる手段を備えたことを特徴とする
マイクロ波気体レーザー装置。 - 【請求項８】 請求項６又は７に記載するマイクロ波気
体レーザー装置において、 空胴共振器がその内部にＴＥ10モードのマイクロ波電界
を形成させるための所定の寸法を有する矩型空胴共振器
であると共に、この矩型空胴共振器の矩型断面のレーザ
ー光軸に沿った長辺面の一部をこの矩型空胴共振器の内
部に向けて突出して形成した突出部を備え、この突出部
の挿入長を変えることで前記矩型空胴共振器内に形成さ
れるマイクロ波定在波の波長を変化させてレーザーガス
媒質の有効励起長を制御するようにしたことを特徴とす
るマイクロ波気体レーザー装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載のマイクロ波気体レーザ
ー装置において、 矩型空胴共振器の長辺面の突出部は、レーザーガス媒質
の上流側と下流側とで前記矩型空胴共振器内に形成され
るマイクロ波電界の電界強度に勾配をもたせるべく、前
記上流側と下流側とで挿入長を変えて傾斜させることが
できることを特徴とするマイクロ波気体レーザー装置。 - 【請求項１０】 請求項６、７、８又は９に記載するマ
イクロ波気体レーザー装置において、 ２枚の石英板間に導入するレーザーガス媒質をレーザー
光軸に直交する方向に流動させる手段を備えたことを特
徴とするマイクロ波気体レーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17984695A JPH0936464A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 気体レーザーのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17984695A JPH0936464A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 気体レーザーのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936464A true JPH0936464A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16072935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17984695A Withdrawn JPH0936464A (ja) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | 気体レーザーのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936464A (ja) |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP17984695A patent/JPH0936464A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |