JPH11220189A - Gas laser - Google Patents

Gas laser

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Publication number
JPH11220189A
JPH11220189A JP1859498A JP1859498A JPH11220189A JP H11220189 A JPH11220189 A JP H11220189A JP 1859498 A JP1859498 A JP 1859498A JP 1859498 A JP1859498 A JP 1859498A JP H11220189 A JPH11220189 A JP H11220189A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
excited
gas
electric field
gas medium
laser device
Prior art date
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Pending
Application number
JP1859498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyoshi Yajima
浩義 矢島
Koichi Saito
幸一 斉藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP1859498A priority Critical patent/JPH11220189A/en
Publication of JPH11220189A publication Critical patent/JPH11220189A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas laser capable of achieving high-output laser oscillation, stabilizing the output for a long time, and has high oscillation efficiency by efficiently supplying and discharging a gas medium to be excited into an electric field, by stabilizing the discharge of the gas medium to be excited and performing high-efficiency excitation. SOLUTION: In a gas laser, a gas medium 5 to be excited is supplied and/or discharged so that it does not orthogonally cross the direction of an electric field 3 between electrodes 1a and 1b, thus reducing the change in electric field strength, caused when the gas medium 5 is excited while passing through the electric field 3, and the bias and instability of discharge.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスレーザ装置に
関し、特に、電極が形成する電界内で被励起ガス媒質を
高エネルギー状態に励起してレーザ発振する際の被励起
ガス媒質の電界内への供給・排出の構成に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas laser device, and more particularly to a gas laser device which excites a gas medium to be excited to a high energy state in an electric field formed by an electrode and performs laser oscillation. It relates to the composition of supply and discharge.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ガスレーザ装置において被励起ガ
ス媒質の電界内への供給・排出手段としては、特開平5
−291662号公報に開示されたものが知られてお
り、このような被励起ガス媒質の供給・排出の構成を、
一般に三軸直交型と呼んでいる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as means for supplying / discharging a gas medium to be excited into an electric field in a gas laser apparatus, Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 291662/1991 discloses a configuration for supplying and discharging such an excited gas medium.
Generally, it is called a triaxial orthogonal type.

【0003】図7は、このような従来にガスレーザ装置
の概略構成を示す断面図である。図7において、一対の
対向した電極101a及び101bに不図示の高電圧電
源により高電圧を印加することにより電界103を生じ
させ、電界領域103aを生成する。この生成された電
界領域103aにより、被励起ガス媒質105が放電励
起され、紙面に垂直な方向に対応した光軸110におい
て対向する一方が部分反射鏡である不図示の一対の反射
鏡鏡によってレーザ発振が行われる。
FIG. 7 is a sectional view showing a schematic structure of such a conventional gas laser device. In FIG. 7, an electric field 103 is generated by applying a high voltage from a high-voltage power supply (not shown) to a pair of opposed electrodes 101a and 101b, thereby generating an electric field region 103a. The excited gas medium 105 is discharge-excited by the generated electric field region 103a, and a laser beam is generated by a pair of not-illustrated reflecting mirrors, one of which is a partial reflecting mirror on the optical axis 110 corresponding to the direction perpendicular to the paper surface. Oscillation occurs.

【0004】そして、被励起ガス媒質105は送風機1
13により循環されており、被励起ガス媒質105は、
その流れを示す図示矢印の如く、電界の方向と紙面に垂
直な方向とで形成される面と平行な面から電界方向に実
質直交するように供給されて、その反対側の面に実質直
交するように排出され、熱交換器114と通過した後再
び、送風機113に戻る。
The gas medium 105 to be excited is a blower 1
13, and the gas medium to be excited 105 is
As shown by the arrows in the drawing, the flow is supplied so as to be substantially perpendicular to the direction of the electric field from a plane parallel to the plane formed by the direction of the electric field and the direction perpendicular to the paper surface, and substantially perpendicular to the opposite surface. And then returns to the blower 113 after passing through the heat exchanger 114.

【0005】なお、これらの構成要素はレーザ管115
中に配置されている。
[0005] These components are a laser tube 115.
Is located inside.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では以下の課題が発生していた。
However, such a configuration has the following problems.

【0007】図8は、一対の電極101a及び101b
が形成する電界の状態を説明する図であるが、これらの
電極に縁があることで、電束線120は、電極中心がも
っとも密で、電極の端に行くに従って疎になり、電界強
度としては、中心が強く、端が弱いような分布が形成さ
れている。
FIG. 8 shows a pair of electrodes 101a and 101b.
FIG. 3 is a diagram for explaining the state of an electric field formed by the electrodes. Since these electrodes have edges, the electric flux line 120 has the densest center of the electrode and becomes sparser toward the end of the electrode, and the electric field strength is reduced. Has a distribution in which the center is strong and the edges are weak.

【0008】一方、被励起ガス媒質は、電界により放電
励起されてレーザ発振すると、温度上昇を生じ、これに
より、被励起ガス媒質に流れがあると、流れ方向に温度
分布を形成することになるが、一般に、放電は、電界内
にガス温度分布があると、ガス温度が高い個所で点弧し
やすい傾向がある。
On the other hand, when the excited gas medium is discharge-excited by an electric field and laser-oscillates, the temperature rises. If there is a flow in the excited gas medium, a temperature distribution is formed in the flow direction. However, in general, when a gas temperature distribution is present in an electric field, a discharge tends to be ignited at a place where the gas temperature is high.

【0009】このため、従来の三軸直交型の構成では、
このような被励起ガス媒質の流れ方向と電極間の電界分
布の存在する方向とが図7の左右方向で実質同軸である
こともあいまって、放電が、電界分布内で被励起ガス媒
質の温度分布の高温側に偏る現象や、パルス放電におい
て、放電位置が電界分布内、すなわち被励起ガス媒質の
流れ方向に不安定になる現象が見られる場合が生じる。
For this reason, in the conventional three-axis orthogonal type configuration,
Due to the fact that the flow direction of the excited gas medium and the direction in which the electric field distribution exists between the electrodes are substantially coaxial in the left-right direction in FIG. 7, the discharge is caused by the temperature of the excited gas medium within the electric field distribution. In some cases, a phenomenon in which the distribution is biased toward the high temperature side or a phenomenon in which the discharge position becomes unstable in the electric field distribution, that is, in the flow direction of the gas medium to be excited, is observed in the pulse discharge.

【0010】そして、被励起ガス媒質の電界内への供給
・排出が、電界方向と直交していると、ガス媒質がもっ
とも大きい電界強度の変化を受けることになるから、放
電の偏りや不安定は顕著となってしまう。
When the supply and discharge of the gas medium to be excited into and out of the electric field are perpendicular to the direction of the electric field, the gas medium undergoes the largest change in the electric field strength. Becomes noticeable.

【0011】このような現象が起こると、レーザ発振の
効率低下を引き起こし、更に、レーザ発振の出力低下を
も引き起こし、電極のスパッタリングによる光学部品の
汚染や、被励起ガス媒質の劣化にもつながってしまう。
When such a phenomenon occurs, the efficiency of laser oscillation is reduced, and the output of laser oscillation is also reduced. This leads to contamination of optical parts due to electrode sputtering and deterioration of the gas medium to be excited. I will.

【0012】すなわち、被励起ガス媒質が、不要な大き
な電界強度の変化を受けることが、放電の安定性に対す
る克服すべき課題であるといえる。
That is, it can be said that the subject to be overcome for the stability of discharge is that the excited gas medium undergoes an unnecessary large change in electric field strength.

【0013】本発明は、被励起ガス媒質の電界内への効
率的な供給・排出を行い、被励起ガス媒質の放電を安定
化し、高効率な励起を行うことにより、レーザ発振の高
出力化と出力の長時間安定性、更に、高い発振効率を実
現できるガスレーザ装置を提供することを目的とする。
According to the present invention, by efficiently supplying / discharging a gas medium to be excited into an electric field, stabilizing the discharge of the gas medium to be excited, and performing high-efficiency excitation, high output of laser oscillation is achieved. It is an object of the present invention to provide a gas laser device that can realize high output power, long-term stability and high oscillation efficiency.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のガスレーザ装置
においては、被励起ガス媒質が、前記電極間の電界方向
と直交しないように供給及び/又は排出することで、被
励起ガス媒質が電界内を通過する際に受ける電界強度の
変化を小さくすることができ、放電の偏りや不安定を低
減することができるようにしたものである。
In the gas laser apparatus according to the present invention, the gas medium to be excited is supplied and / or exhausted so as not to be orthogonal to the direction of the electric field between the electrodes, so that the gas medium to be excited is within the electric field. In this case, the change in the electric field intensity received when passing through the gate electrode can be reduced, and the bias and instability of the discharge can be reduced.

【0015】このような構成によれば、被励起ガス媒質
の電界内への効率的な供給・排出を行い、被励起ガス媒
質の放電を安定化し、高効率な励起を行うことにより、
レーザ発振の高出力化と出力の長時間安定性、更に、高
い発振効率を実現できるガスレーザ装置を提供すること
ができるものである。
According to such a configuration, by efficiently supplying and discharging the gas medium to be excited into the electric field, stabilizing the discharge of the gas medium to be excited, and performing highly efficient excitation,
An object of the present invention is to provide a gas laser device capable of realizing high output of laser oscillation, long-term stability of output, and high oscillation efficiency.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】請求項1記載の本発明は、電極の
間に電界を形成し前記電極の間にある被励起ガス媒質を
高エネルギー状態に励起させてレーザ発振を行うガスレ
ーザ装置であって、前記被励起ガス媒質は、前記電極の
間の電界の方向と直交しないように供給及び/又は排出
されるガスレーザ装置である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention according to claim 1 is a gas laser apparatus which forms an electric field between electrodes and excites a gas medium to be excited between the electrodes to a high energy state to perform laser oscillation. The gas medium to be excited is supplied and / or discharged so as not to be orthogonal to the direction of the electric field between the electrodes.

【0017】これにより、被励起ガス媒質が電界内を通
過する際に受ける電界強度の変化を小さくし、放電の偏
りや不安定の発生を低減することができ、放電を安定化
し、高効率な励起が実現され、レーザ発振の高出力化と
出力の長時間安定性、更には、高い発振効率が得られる
という作用を有する。
Thus, the change in the electric field intensity received when the excited gas medium passes through the electric field can be reduced, and the occurrence of bias and instability of the discharge can be reduced. Excitation is realized, which has the effect of increasing the output of laser oscillation, stabilizing the output for a long time, and obtaining high oscillation efficiency.

【0018】具体的には、請求項2記載のように、被励
起ガス媒質の供給及び/排出が、前記電極と前記被励起
ガス媒質を覆う壁部材との間の開口部を通じて行われる
構成であることがその作用の確実性及び構成の簡便性故
に好適である。
Specifically, the supply and / or discharge of the gas medium to be excited is performed through an opening between the electrode and a wall member that covers the gas medium to be excited. This is preferable because of the certainty of the operation and the simplicity of the configuration.

【0019】また、請求項3記載の本発明は、電極の間
に電界を形成し前記電極の間にある被励起ガス媒質を高
エネルギー状態に励起させてレーザ発振を行うガスレー
ザ装置であって、前記被励起ガス媒質の供給及び/又は
排出が、前記電極を通じて行われるガスレーザ装置であ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a gas laser apparatus which forms an electric field between electrodes and excites a gas medium to be excited between the electrodes to a high energy state to perform laser oscillation. In the gas laser device, the supply and / or discharge of the gas medium to be excited is performed through the electrode.

【0020】これによっても、被励起ガス媒質が電界内
を通過する際に受ける電界強度の変化を小さくし、放電
の偏りや不安定の発生を低減することができ、放電を安
定化し、高効率な励起が実現され、レーザ発振の高出力
化と出力の長時間安定性、更には、高い発振効率が得ら
れるという作用を有する。
[0020] This also makes it possible to reduce the change in the electric field intensity that the excited gas medium undergoes when passing through the electric field, to reduce the occurrence of bias and instability in the discharge, to stabilize the discharge, and to improve the efficiency. This has the effect of achieving high power of laser oscillation, long-term stability of output, and high oscillation efficiency.

【0021】具体的には、請求項4記載のように、電極
の高エネルギー状態に励起された被励起ガス側の表面と
裏面との間に形成された開口部を通じて、前記電極の間
の電界の方向と直交しないように前記被励起ガス媒質の
供給及び/又は排出が行われる構成であることが好適で
ある。
More specifically, the electric field between the electrodes is formed through an opening formed between the front surface and the back surface of the electrode on the side of the excited gas excited to a high energy state. It is preferable that the supply and / or discharge of the gas medium to be excited be performed so as not to be orthogonal to the direction.

【0022】このように、特に、被励起ガス媒質を電極
の表面と裏面の間を貫流することとすれば、被励起ガス
媒質を電界内へ最短の距離で供給・排出することがで
き、電界方向に沿った被励起ガス媒質の流れを実現し、
より効率的な被励起ガス媒質の供給・排出を実現し、レ
ーザ発振の高出力化と、放電が安定化することで、高い
発振効率と出力の長時間安定性が得られるという作用を
有する。
As described above, in particular, if the excited gas medium is caused to flow between the front surface and the back surface of the electrode, the excited gas medium can be supplied and discharged into the electric field with the shortest distance. Realize the flow of the excited gas medium along the direction,
By achieving more efficient supply and discharge of the gas medium to be excited, and by increasing the output of laser oscillation and stabilizing the discharge, there is an effect that high oscillation efficiency and long-term stability of output can be obtained.

【0023】ここで、請求項5記載のように、被励起ガ
ス媒質が貫流するために電極の表面と裏面を貫く開口部
が少なくとも一つ以上あればよい。
Here, it is sufficient that at least one opening penetrates the front and rear surfaces of the electrode in order for the gas medium to be excited to flow therethrough.

【0024】特に、複数の開口を設ければ、被励起ガス
媒質の流れを増量し、更に電界内に均一な被励起ガス媒
質の流れを形成し、または、電界分布の強弱に対応した
被励起ガス媒質の流れを形成することで、レーザ発振の
高出力化が得られるという作用を有する。
In particular, if a plurality of openings are provided, the flow of the gas medium to be excited can be increased, a uniform flow of the gas medium to be excited can be formed within the electric field, or the flow of the gas medium to be excited corresponding to the strength of the electric field distribution can be increased. Forming the flow of the gas medium has the effect of increasing the output of laser oscillation.

【0025】また、以上において、請求項6記載のよう
に、電界を形成する電極の少なくとも一方が誘電体を含
んで構成されていてもよく、誘電体によるいわゆるバラ
スト効果が生まれ、放電の均一な拡大が可能になり、レ
ーザ発振出力の高出力化と発振効率の向上が得られると
いう作用を有し、特に双方の電極に誘電体を設ければバ
ラスト効果は増大する。
In the above, at least one of the electrodes for forming the electric field may include a dielectric, so that a so-called ballast effect is generated by the dielectric, and the uniform discharge is achieved. It has the effect of increasing the laser oscillation output and improving the oscillation efficiency, and the ballast effect is increased especially when a dielectric is provided for both electrodes.

【0026】また、以上において、請求項7記載のよう
に、電界を形成する電極の形状が互いに異なる構成であ
ってもよく、電極の形状が異なることで、被励起ガス媒
質の供給・排出による電界内の被励起ガス媒質流れの状
態と、電極形状により形成される電界分布とを最適化
し、放電をより安定で均一化し、レーザ発振の高効率化
と高出力化が得られるという作用を有する。
Further, in the above, the shapes of the electrodes for forming the electric field may be different from each other, and the different shapes of the electrodes may cause the supply and discharge of the gas medium to be excited. It has the effect of optimizing the flow of the gas medium to be excited in the electric field and the electric field distribution formed by the electrode shape, making the discharge more stable and uniform, and increasing the efficiency and output of the laser oscillation. .

【0027】また、以上において、請求項8記載のよう
に、被励起ガス媒質が、高エネルギー状態に励起された
領域の周辺で循環する構成であっても、冷却された後励
起され得るためレーザ発振に寄与し得る。
In the above, even if the gas medium to be excited circulates around a region excited to a high energy state as described in claim 8, the gas medium can be excited after being cooled. It can contribute to oscillation.

【0028】また、以上において、請求項9記載のよう
に、被励起ガス媒質が、排出された後再び電界内に供給
される構成であれば、被励起ガス媒質を循環させること
で、被励起ガス媒質の繰り返し利用が可能となり、ガス
レーザ装置の消費ガス量が少なくてすみ、経済的な装置
が構成されるという作用を有する。
In the above, if the excited gas medium is discharged and then supplied again into the electric field as described in claim 9, the excited gas medium is circulated so that the excited gas medium is circulated. Since the gas medium can be repeatedly used, the gas laser device consumes a small amount of gas, and has an effect of configuring an economical device.

【0029】ここで、請求項10記載のように、被励起
ガス媒質の排出と、前記排出後再び電界内への供給を強
制的に行う手段を有することも、電界内の被励起ガス媒
質の循環量が増大でき、被励起ガス媒質の流れ状態をよ
り制御することが可能になり、レーザ発振の高出力化
と、放電の安定化によるレーザ発振の高効率化が得られ
るという作用を有して好ましい。
In this case, there may be provided a means for forcibly discharging the gaseous medium to be excited and supplying the gaseous medium to the electric field again after the discharge. The amount of circulation can be increased, and the flow state of the gas medium to be excited can be controlled more, which has the effect of increasing the output of laser oscillation and increasing the efficiency of laser oscillation by stabilizing discharge. Preferred.

【0030】更に、請求項11記載のように、被励起ガ
ス媒質の排出と、前記排出後再び電界内への供給を行う
経路に前記被励起ガス媒質を冷却する手段を有すること
も、電界内に再び供給される被励起ガス媒質の温度をよ
り低くすることが可能となり、レーザ発振の高出力化が
得られるという作用を有して好ましい。
[0030] Further, a means for cooling the gas medium to be excited may be provided in a path for discharging the medium to be excited and supplying the gas medium again after the discharge. It is preferable because the temperature of the gas medium to be excited again supplied to the substrate can be lowered, and the laser oscillation can have a high output.

【0031】更に、請求項12記載のように、被励起ガ
ス媒質を予備電離する手段を有することも、予備電離を
行うことで電極間の被励起ガス媒質内に放電の種となる
電離気体を放電開始前に存在させることができ、これに
より、励起状態の被励起ガス媒質の分布が均一化され、
高効率なレーザ発振と出力の長時間安定性が得られると
いう作用を有して好ましい。
Further, the invention has a means for pre-ionizing the gaseous medium to be excited, and the ionized gas serving as a seed for discharging is discharged into the gaseous medium between the electrodes by performing the preionization. It can be present before the start of the discharge, whereby the distribution of the excited gas medium in the excited state is made uniform,
It is preferable because it has the effect of obtaining highly efficient laser oscillation and long-term stability of output.

【0032】ここで、請求項13記載のように、予備電
離する手段が電界方向と同軸上に設けられた構成であれ
ば、電界内の被励起ガス媒質に対して最短の距離で予備
電離が可能となり、かつ、電界を形成する電極の被励起
ガス媒質側の表面上が高電子密度になり、これにより、
励起状態の被励起ガス媒質の分布がより均一化され、高
効率なレーザ発振と出力の長時間安定性が得られるとい
う作用を有して好ましい。
Here, if the means for preionization is provided coaxially with the direction of the electric field, the preionization can be performed at the shortest distance to the gas medium to be excited in the electric field. Becomes possible, and the surface of the electrode forming the electric field on the excited gas medium side has a high electron density.
This is preferable because the distribution of the gas medium to be excited in the excited state can be made more uniform, and high-efficiency laser oscillation and long-term stability of output can be obtained.

【0033】以上において、請求項14記載のように、
電極間に形成される電界は、高周波電界であることが、
時間的に電界方向が振動することで、アーク放電の発生
が押さえられて、レーザ発振出力の高出力化と発振効率
の向上が得られるという作用を有するため好ましい。
In the above, as described in claim 14,
The electric field formed between the electrodes is a high-frequency electric field,
Oscillation of the electric field direction over time is preferable because it has the effect of suppressing the occurrence of arc discharge and increasing the laser oscillation output and improving the oscillation efficiency.

【0034】ここで、請求項15記載のように、高周波
電界の周波数がマイクロ波であることが、電界の振動は
より高速になり、アーク放電の発生が更に低減され、レ
ーザ発振の高出力化と出力の長時間安定性、更には、高
い発振効率を実現できるという作用を有して好ましい。
Here, when the frequency of the high-frequency electric field is a microwave, the vibration of the electric field becomes faster, the occurrence of arc discharge is further reduced, and the output of laser oscillation is increased. This is preferable because it has the effect of achieving long-term stability of output and high oscillation efficiency.

【0035】更に、請求項16記載のように、マイクロ
波を定在波とするための定在波形成手段を有し、被励起
ガス媒質を前記定在波の腹位置で励起する構成であるこ
とも、このようにマイクロ波を定在波とし、定在波の腹
位置で被励起ガス媒質を励起することで、被励起ガス媒
質をもっとも電界強度が高い位置で励起すること、ま
た、もっとも強い励起を行うことができ、レーザ発振の
高出力化と高効率化が得られるという作用を有するため
好ましい。
Further, as set forth in claim 16, there is provided a standing wave forming means for converting a microwave into a standing wave, wherein the gas medium to be excited is excited at an antinode position of the standing wave. In this way, by using the microwave as a standing wave and exciting the gas medium to be excited at the antinode position of the standing wave, the gas medium to be excited is excited at a position where the electric field strength is highest, and This is preferable because strong excitation can be performed, and an effect that high output and high efficiency of laser oscillation can be obtained is obtained.

【0036】ここで、請求項17記載のように、マイク
ロ波の周波数が2.45GHz±0.05GHzである
ことが、安価であるマグネトロンが使用でき、装置の低
コスト化が可能になるという作用を有して好ましい。
Here, as described in claim 17, when the microwave frequency is 2.45 GHz ± 0.05 GHz, an inexpensive magnetron can be used, and the cost of the apparatus can be reduced. Is preferable.

【0037】以下、本発明の各実施の形態について、図
1から図6を用いて説明する。 (実施の形態1)以下、本発明の実施の形態1につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. (Embodiment 1) Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0038】図1は、本実施の形態のガスレーザ装置の
概略図である。図1において、1aは第1の電極、1b
は第2の電極、2aは第1の誘電体電極、2bは第2の
誘電体電極、3は電界、3aはその電界領域または放電
領域、4は絶縁体隔壁、5は被励起ガス媒質、6はガス
媒質供給口、7はガス媒質排出口、8は内部レーザ管、
10は光軸、及び15はレーザ管であり、ガスレーザ装
置を構成する。
FIG. 1 is a schematic view of a gas laser device according to the present embodiment. In FIG. 1, 1a is a first electrode, 1b
Is a second electrode, 2a is a first dielectric electrode, 2b is a second dielectric electrode, 3 is an electric field, 3a is its electric field region or discharge region, 4 is an insulating partition, 5 is a gas medium to be excited, 6 is a gas medium supply port, 7 is a gas medium discharge port, 8 is an internal laser tube,
Reference numeral 10 denotes an optical axis, and reference numeral 15 denotes a laser tube, which constitutes a gas laser device.

【0039】ここで、本実施の形態で示した被励起ガス
媒質5は、ガス媒質の種類を変えれば数種の波長を発振
することが可能である。
Here, the excited gas medium 5 shown in this embodiment can oscillate several wavelengths by changing the type of gas medium.

【0040】例えば、CO2ガスレーザ、COガスレー
ザ、N2ガスレーザ、金属蒸気ガスレーザ、希ガスガス
レーザ、He−Neガスレーザ、イオンレーザ等にも適
用可能である。
For example, the present invention can be applied to a CO 2 gas laser, a CO gas laser, a N 2 gas laser, a metal vapor gas laser, a rare gas gas laser, a He—Ne gas laser, an ion laser, and the like.

【0041】以上の構成に、光軸10の方向に対向しガ
ス媒質の発振波長に対して反射可能な反射鏡、つまり、
一方は反射率が限りなく高い反射鏡で、他方は一部は透
過するが、残りのほとんどは反射する部分反射鏡を配置
することでレーザ発振が可能になるが、この構成及び動
作についてより詳細に説明していく。
With the above arrangement, a reflecting mirror facing the direction of the optical axis 10 and capable of reflecting the oscillation wavelength of the gas medium, that is,
One is a mirror with infinitely high reflectivity, the other is partially transmissive, but most of the rest can be oscillated by placing a partially reflecting mirror that reflects, but more details on this configuration and operation I will explain to you.

【0042】まず、レーザ管15内に被励起ガス媒質5
が封入される。そして、電極1の各々は、不図示の電源
に接続されており、その電源は例えば高周波電源であ
り、また、電極1の被励起ガス媒質側には、誘電体電極
2が配置されており、電極1とレーザ管15間の絶縁
は、絶縁体隔壁4により得られる。
First, the excited gas medium 5 is placed in the laser tube 15.
Is enclosed. Each of the electrodes 1 is connected to a power supply (not shown). The power supply is, for example, a high-frequency power supply, and a dielectric electrode 2 is disposed on the side of the electrode 1 to be excited by the gas medium. The insulation between the electrode 1 and the laser tube 15 is obtained by the insulator partition wall 4.

【0043】続いて、電源から高電圧が電極1aと電極
1aに与えられ、誘電体電極2を介して電界領域3aに
紙面と平行に電界3を形成する。
Subsequently, a high voltage is applied to the electrode 1a and the electrode 1a from the power supply, and an electric field 3 is formed in the electric field region 3a via the dielectric electrode 2 in parallel with the plane of the drawing.

【0044】そして、この高電圧が印加される電界領域
3a内の被励起ガス媒質5は、絶縁破壊して放電を開始
し、被励起ガス媒質5は励起されて高エネルギー状態と
なり、光軸10上に対向した2枚の反射鏡の部分反射鏡
側からレーザ光が発振される。
Then, the excited gas medium 5 in the electric field region 3a to which the high voltage is applied is broken down and starts discharging, the excited gas medium 5 is excited to be in a high energy state, and the optical axis 10 Laser light is oscillated from the partial reflecting mirror side of the two reflecting mirrors facing upward.

【0045】このときに、被励起ガス媒質5は、電界領
域3aに対してガス媒質供給口6を通過して供給され、
放電励起されてレーザ発振に寄与した後高温となり、ガ
ス媒質排出口7を通過して電界領域3a外に排出され
る。
At this time, the gas medium 5 to be excited is supplied to the electric field region 3a through the gas medium supply port 6, and
After being excited by discharge and contributing to laser oscillation, the temperature rises to a high level, passes through the gas medium outlet 7, and is discharged out of the electric field region 3a.

【0046】続いて、ガス媒質排出口7から排出された
被励起ガス媒質5は、矢印で示すようにレーザ管15内
を自然冷却されながらガス媒質供給口6へ至り、再び放
電励起されてレーザ発振に寄与する。
Subsequently, the gas medium to be excited 5 discharged from the gas medium discharge port 7 reaches the gas medium supply port 6 while being naturally cooled in the laser tube 15 as shown by an arrow, and is again discharged and excited by the laser. Contributes to oscillation.

【0047】なお、被励起ガス媒質5は、ガス媒質排出
口7からのみならず、矢印で示すように内部レーザ管8
内をも循環し、内部レーザ管8内で自然冷却され、ガス
媒質供給口6からの被励起ガス媒質5とともにり、再び
放電励起されてレーザ発振に寄与する成分もある。
The gas medium 5 to be excited is supplied not only from the gas medium outlet 7 but also from the internal laser tube 8 as indicated by the arrow.
There is also a component that circulates through the inside, is naturally cooled in the internal laser tube 8, and, together with the excited gas medium 5 from the gas medium supply port 6, is again excited by discharge and contributes to laser oscillation.

【0048】ここで、レーザ管15と内部レーザ管8
を、水等で強制的に冷却することが効果的であること
は、もちろんである。
Here, the laser tube 15 and the internal laser tube 8
It is of course effective to forcibly cool the water with water or the like.

【0049】以上の過程において、被励起ガス媒質5の
電界領域3aへの供給・排出についてより詳細に説明す
る。
In the above process, supply and discharge of the excited gas medium 5 to and from the electric field region 3a will be described in more detail.

【0050】本実施の形態では、被励起ガス媒質5の電
界領域3aへの供給・排出は、紙面に平行な方向の電界
3の電界方向と平行か、直交ではないある角度で循環す
ることになる。
In the present embodiment, the supply and discharge of the excited gas medium 5 to and from the electric field region 3a circulates at a certain angle which is not parallel to or perpendicular to the direction of the electric field 3 in a direction parallel to the plane of the drawing. Become.

【0051】というのは、電界3内の電界方向にある電
束線には連続性があり、このため、この方向には電界強
度分布が、ほとんどないことを考慮したためである。
This is because the electric flux in the direction of the electric field in the electric field 3 has continuity, and therefore, there is almost no electric field intensity distribution in this direction.

【0052】つまり、電界方向と直交する電界分布内の
被励起ガス媒質5の流れ成分は低減され、よって、放電
の偏りや不安定の発生が押さえられ、均一化と安定化が
なされることになる。
That is, the flow component of the gas medium 5 to be excited in the electric field distribution orthogonal to the electric field direction is reduced, so that the occurrence of bias and instability of the discharge is suppressed, and the uniformity and stabilization are achieved. Become.

【0053】ここで、電極1に接続される電源が高周波
電源であることで、電極1間に紙面に平行な電界方向が
形成されるが、この電界が高周波電源の周波数で振動す
ることで、より安定な放電が実現できる。
Here, when the power supply connected to the electrode 1 is a high-frequency power supply, an electric field direction parallel to the plane of the drawing is formed between the electrodes 1, but this electric field oscillates at the frequency of the high-frequency power supply. More stable discharge can be realized.

【0054】また、誘電体電極2が電極1の被励起ガス
媒質5側に配置されることで、誘電体のバラスト効果に
より放電が均一化され、更に安定な放電が実現できる。
Further, by disposing the dielectric electrode 2 on the side of the excited gas medium 5 of the electrode 1, the discharge is made uniform by the ballast effect of the dielectric, and more stable discharge can be realized.

【0055】また、電極1a、1bの形状が異なってい
れば、より効果的な電界分布制御が可能となり、放電の
均一化や安定化が得られる。
Further, if the shapes of the electrodes 1a and 1b are different, more effective control of the electric field distribution becomes possible, and uniform and stable discharge can be obtained.

【0056】また、電極1は、具体的には、材質は導電
体であればよく、望ましくは熱伝導度が高いものが好ま
しく、その形状は円柱状、方形状、台形状、半球状、楕
円体状、放物面状、中心にくびれのある形状、3次元形
状等でも効果が得られ、更には、例えば絶縁油やイオン
交換水による冷却も効果的である。
The electrode 1 may be made of a conductive material, and preferably has a high thermal conductivity. The shape of the electrode 1 is columnar, square, trapezoidal, hemispherical, or elliptical. The effect can be obtained with a body shape, a parabolic shape, a shape with a constriction at the center, a three-dimensional shape, and the like. Further, for example, cooling with insulating oil or ion-exchanged water is also effective.

【0057】また、誘電体電極2は、具体的には、誘電
体として石英やセラミック材料、更に高分子材料等が利
用でき、また、実効的に誘電体の作用を有する構成、例
えば誘電体内に真空部を持つ構造や、被励起ガス媒質5
よりも十分に高圧力なガスを充填した誘電体やなどでも
よく、望ましくは熱伝導度が高いものや、熱膨張率が低
いものの方がより好適である。
The dielectric electrode 2 can be made of quartz, a ceramic material, a polymer material, or the like as a dielectric, and has a structure having an effective dielectric function, for example, a dielectric material. A structure having a vacuum part or a gas medium 5 to be excited
A dielectric filled with a gas having a sufficiently high pressure may be used, and a material having a high thermal conductivity or a material having a low coefficient of thermal expansion is more preferable.

【0058】更に、その形状は、円柱状、方形状、台形
状、半球状、楕円体状、放物面状、中心にくびれのある
形状、3次元形状等でも効果が得られ、また、その配置
は一方側のみでも効果があり、両側であれば好適であ
り、対向する形状は異なっていても効果がある。
Further, the effect can be obtained even if the shape is a column, a square, a trapezoid, a hemisphere, an ellipsoid, a paraboloid, a shape constricted at the center, a three-dimensional shape, or the like. The arrangement is effective even on one side only, and it is preferable that the arrangement is on both sides.

【0059】また、ガス媒質供給口6とガス媒質排出口
7の開口は、一つ以上であれば好適であり、その開口の
形状は、円や、スリットやメッシュ状であってもよい。
It is preferable that the gas medium supply port 6 and the gas medium discharge port 7 have one or more openings, and the shape of the openings may be a circle, a slit, or a mesh.

【0060】以上のように、本実施の形態によれば、レ
ーザ発振の高出力化と出力の長時間安定性、更には、高
い発振効率が得られる。
As described above, according to the present embodiment, high output of laser oscillation, long-term stability of output, and high oscillation efficiency can be obtained.

【0061】なお、光軸10は、レーザ発振できるもの
であれば、紙面に垂直でなくてもよい。
The optical axis 10 does not have to be perpendicular to the plane of the paper as long as it can perform laser oscillation.

【0062】また、絶縁体隔壁4は、具体的には、望ま
しくは熱伝導度が高いものや、熱膨張率が低いものの方
が好適であり、更には、例えば絶縁油による冷却も効果
的である。
Further, specifically, the insulator partition wall 4 is desirably one having a high thermal conductivity or a low coefficient of thermal expansion. Further, for example, cooling with insulating oil is also effective. is there.

【0063】(実施の形態2)以下、本発明の実施の形
態2について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiment 2 Hereinafter, Embodiment 2 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0064】図2は、本実施の形態のガスレーザ装置の
概略図である。図2において、21aは第1の開口付き
電極、21bは第2の開口付き電極、22aは第1の開
口付き誘電体電極、及び22bは第2の開口付き誘電体
であり、実施の形態1のガス媒質供給口6とガス媒質排
出口7の機能を、開口を設けた開口付き電極21と開口
付き誘電体電極22で構成した以外は、実施の形態1と
同様な構成である。
FIG. 2 is a schematic diagram of the gas laser device of the present embodiment. In FIG. 2, reference numeral 21a denotes a first opening electrode, 21b denotes a second opening electrode, 22a denotes a first opening dielectric electrode, and 22b denotes a second opening dielectric. The configuration is the same as that of the first embodiment, except that the functions of the gas medium supply port 6 and the gas medium discharge port 7 are constituted by an electrode 21 having an opening and a dielectric electrode 22 having an opening.

【0065】以下、実施の形態1と動作が異なる部分に
ついて特に注目して説明していく。まず、被励起ガス媒
質5は、開口付き電極21の形成する電界領域3aに対
して、第1の開口付き電極21bの電界領域3a側であ
る裏面側から表面側に向かって、そして更に、第1の開
口付き誘電体電極22bの電界領域3a側である裏面側
から表面側に流れて、電界領域3aに直接供給される。
In the following, a description will be given with a special focus on portions different in operation from the first embodiment. First, the excited gas medium 5 moves from the back surface side, which is the electric field region 3a side of the first opening electrode 21b, to the front surface side with respect to the electric field region 3a formed by the electrode 21 with an opening. The first dielectric electrode 22b with an opening flows from the back surface side, which is the electric field region 3a side, to the front surface side, and is directly supplied to the electric field region 3a.

【0066】続いて、被励起ガス媒質5は、開口付き電
極11の形成する電界領域3aに対して、第2の開口付
き誘電体電極22aの電界領域3a側である表面側から
裏面側に、そして更に、第2の開口付き電極21aの電
界領域3a側である表面側から裏面側に流れ、電界領域
3aから直接排出される。
Subsequently, the gas medium 5 to be excited is moved from the front surface side, which is the electric field region 3a side of the second dielectric electrode 22a with the opening, to the back surface side with respect to the electric field region 3a formed by the electrode 11 with the opening. Further, the second electrode with opening 21a flows from the front surface side, which is the electric field region 3a side, to the rear surface side, and is directly discharged from the electric field region 3a.

【0067】つまり、この構成では、被励起ガス媒質5
の供給・排出は、電界領域3aに対して直接行われるこ
とになり、高効率な循環が可能となる。
That is, in this configuration, the excited gas medium 5
Supply / discharge is performed directly to the electric field region 3a, thereby enabling highly efficient circulation.

【0068】よって、電界方向と直交する電界強度分布
方向の被励起ガス媒質5の流れ成分は最小になり、放電
の均一化と安定化が得られるとともに、電界領域3aへ
の高注入電力化も可能になる。
Therefore, the flow component of the gaseous medium 5 to be excited in the direction of the electric field intensity distribution perpendicular to the direction of the electric field is minimized, so that the uniformity and stabilization of the discharge can be obtained and the injection power to the electric field region 3a can be increased. Will be possible.

【0069】以上のように、本実施の形態によれば、レ
ーザ発振の高出力化と出力の長時間安定性、高いレーザ
発振効率がより効果的に得られる。
As described above, according to the present embodiment, high output of laser oscillation, long-term stability of output, and high laser oscillation efficiency can be obtained more effectively.

【0070】ここで、貫流させるための開口は、具体的
には、複数であれば好適であり、その開口の形状は、円
や、スリットやメッシュ状であってもよく、更に、形状
と開口の向きを制御することで流れの制御が可能にな
る。
Here, it is preferable that the number of openings through which the gas flows is specifically plural, and the shape of the openings may be a circle, a slit, or a mesh. By controlling the direction of the flow, the flow can be controlled.

【0071】(実施の形態3)以下、本発明の実施の形
態3について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(Embodiment 3) Hereinafter, Embodiment 3 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0072】図3は、本実施の形態を示すガスレーザ装
置の概略図である。図3において、31は送風機及び3
2は熱交換器であり、それ以外は、実施の形態2と同様
な構成である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a gas laser device according to the present embodiment. In FIG. 3, 31 is a blower and 3
Reference numeral 2 denotes a heat exchanger, and otherwise has the same configuration as that of the second embodiment.

【0073】以下、実施の形態2との相違点に注目しな
がら説明する。本実施の形態では、励起を行った後の被
励起ガス媒質5が、電界領域3aから第2の開口付き誘
電体電極22bと第2の開口付き電極21bとを通過し
て排出された後、レーザ管15の内部を経て、まず、熱
交換器32を通過する。
The following is a description focusing on the differences from the second embodiment. In the present embodiment, after the excited gas medium 5 after the excitation has been discharged from the electric field region 3a through the second apertured dielectric electrode 22b and the second apertured electrode 21b, After passing through the inside of the laser tube 15, it first passes through the heat exchanger 32.

【0074】この熱交換器32は、内部が金属のフィン
状になっており、高温な状態の被励起ガス媒質5との衝
突確率が高くなるように構成され、更には、金属内部に
冷却水や液体窒素等で効率的な被励起ガス媒質5の冷却
が行えるように構成されていてもよい。
The heat exchanger 32 has a metal fin inside, and is configured to have a high probability of collision with the excited gas medium 5 in a high temperature state. It may be configured such that cooling of the gas medium 5 to be excited can be efficiently performed using liquid nitrogen or the like.

【0075】そして、熱交換器32を通過した後、再び
常温になった被励起ガス媒質5は、送風機31を経て、
再びレーザ発振に寄与するように循環する。
After passing through the heat exchanger 32, the excited gas medium 5, which has become normal temperature again, passes through the blower 31,
It circulates again to contribute to laser oscillation.

【0076】このとき、被励起ガス媒質5の循環は、送
風機31により強制的に行われる。この送風機31は、
具体的には、メカニカルブースターポンプ、ターボブロ
ア、同軸ファン、斜流ファン、シロッコファンなどが利
用できる。
At this time, the circulation of the excited gas medium 5 is forcibly performed by the blower 31. This blower 31
Specifically, a mechanical booster pump, a turbo blower, a coaxial fan, a mixed flow fan, a sirocco fan, and the like can be used.

【0077】以上のように、本実施の形態によれば、電
界領域3aに多くの被励起ガス媒質5を供給すること
で、レーザ発振の高出力化が得られ、また、速やかに電
界領域3aから励起後の被励起ガス媒質5を排出するこ
とが可能となり、放電の安定化が更に得られ、出力の長
時間安定性と高い発振効率のレーザ発振が得られる。
As described above, according to the present embodiment, high power of laser oscillation can be obtained by supplying a large amount of the gaseous medium 5 to be excited to the electric field region 3a. , It is possible to discharge the excited gas medium 5 after excitation, further stabilize the discharge, and obtain laser oscillation with long-term stability of output and high oscillation efficiency.

【0078】(実施の形態4)以下、本発明の実施の形
態4について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(Embodiment 4) Hereinafter, Embodiment 4 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0079】図4は、本実施の形態のガスレーザ装置の
概略図である。図4において、41aは第1の予備電離
電極、42bは第2の予備電離電極であり、それ以外は
実施の形態3と同様な構成である。
FIG. 4 is a schematic diagram of the gas laser device of the present embodiment. In FIG. 4, reference numeral 41a denotes a first preliminary ionization electrode, reference numeral 42b denotes a second preliminary ionization electrode, and the other configuration is the same as that of the third embodiment.

【0080】以下、実施の形態3との相違点に注目しな
がら説明する。本実施の形態では、第1の開口付き電極
21bの下部には、予備電離電極41aと41bが設置
されており、開口付き電極21の電界により、電界領域
3a内で放電が点弧する直前に、予備電離電極41が放
電する構成になっている。
The following is a description focusing on the differences from the third embodiment. In the present embodiment, preliminary ionization electrodes 41a and 41b are provided below the first electrode 21b with an opening, and the electric field of the electrode 21 with an opening immediately before the discharge is ignited in the electric field region 3a. , The preliminary ionization electrode 41 is configured to discharge.

【0081】そして、この放電により発生した紫外線
が、第1の開口付き電極21bの開口と第1の誘電体電
極22bの開口とを通過し、電界領域3a内に電離気体
を発生させる。
The ultraviolet light generated by the discharge passes through the opening of the first opening electrode 21b and the opening of the first dielectric electrode 22b to generate ionized gas in the electric field region 3a.

【0082】この電離気体は、放電点弧の種となり、放
電点弧の発生が困難である高ガス圧力時の点弧を容易な
ものにし、また、パルス放電時の放電位置や、放電形態
の安定化が得られることとなる。
The ionized gas serves as a seed for discharge ignition, and facilitates ignition at a high gas pressure where it is difficult to generate discharge ignition. Stabilization will be obtained.

【0083】以上のように、本実施の形態によれば、高
ガス圧力時の点弧を容易にし、被励起ガス媒質分子数の
増大によるレーザ発振の高出力化が得られ、かつ放電の
安定化により、出力の長時間安定性と高い発振効率のレ
ーザ発振が得られる。
As described above, according to the present embodiment, ignition at a high gas pressure is facilitated, laser output can be increased by increasing the number of molecules of the gas medium to be excited, and a stable discharge can be obtained. As a result, long-term stability of output and laser oscillation with high oscillation efficiency can be obtained.

【0084】なお、予備電離には、具体的にコロナ放電
や紫外光照射や電子線照射が利用でき、位置を上記の位
置以外に電界方向と直交させて行なってもよく、更に
は、開口付き誘電体電極内に設けることや、被励起ガス
媒質5の排出側で行うことや、複数個の予備電離電極を
2次元的若しくは3次元的に配置することも効果的であ
る。
For the preliminary ionization, corona discharge, ultraviolet light irradiation, or electron beam irradiation can be specifically used. The preionization may be performed at a position other than the above-mentioned position and perpendicular to the direction of the electric field. It is also effective to provide in the dielectric electrode, to perform on the discharge side of the excited gas medium 5, and to arrange a plurality of preliminary ionization electrodes two-dimensionally or three-dimensionally.

【0085】(実施の形態5)以下、本発明の実施の形
態5について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiment 5 Hereinafter, Embodiment 5 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0086】図5は、本実施の形態のガスレーザ装置の
概略図である。図5において、51は導波路開口、52
は導波路、53は誘電体窓、54はマイクロ波発振器、
55は整合器、56はプランジャ、及び57は冷却水路
であり、これらを設けた以外は実施の形態2と同様であ
る。
FIG. 5 is a schematic diagram of the gas laser device of the present embodiment. In FIG. 5, reference numeral 51 denotes a waveguide opening;
Is a waveguide, 53 is a dielectric window, 54 is a microwave oscillator,
55 is a matching device, 56 is a plunger, and 57 is a cooling water channel, which is the same as that of the second embodiment except that these are provided.

【0087】以下、実施の形態2との相違点に注目しな
がら説明する。本実施の形態のように、高周波電界の周
波数がマイクロ波であると、マイクロ波は、導波路によ
り導波路の形状により決まるモードで導波路内を電波と
して伝播し導波路内に電界を形成するため、高周波電界
がGHz以下の場合とはいくつかの相違点を有する。
The following description focuses on differences from the second embodiment. When the frequency of the high-frequency electric field is a microwave as in this embodiment, the microwave propagates as a radio wave in the waveguide in a mode determined by the shape of the waveguide by the waveguide to form an electric field in the waveguide. Therefore, there are some differences from the case where the high frequency electric field is less than GHz.

【0088】具体的には、図2における開口付き電極2
1a、21bは、導体からなる導波路の一部となり、絶
縁体隔壁4は不要となる。
Specifically, the electrode 2 with an opening shown in FIG.
1a and 21b become a part of the waveguide made of a conductor, and the insulator partition wall 4 becomes unnecessary.

【0089】つまり、図2の開口付き電極21a、21
bは、導波路開口51a、51bとなり、被励起ガス媒
質5は、誘電体窓53の右側の導波路53とレーザ管1
5内に封入される。
That is, the electrodes 21a, 21 with openings shown in FIG.
b designates waveguide openings 51 a and 51 b, and the gas medium 5 to be excited is connected to the waveguide 53 on the right side of the dielectric window 53 and the laser tube 1.
5 is enclosed.

【0090】そして、マイクロ波発生器54から発振さ
れたマイクロ波は、導波路52内を導波路52の形状に
より選択されるモードで伝播する。
The microwave oscillated from the microwave generator 54 propagates in the waveguide 52 in a mode selected by the shape of the waveguide 52.

【0091】ここで、マイクロ波発生器54としては、
例えば2.45GHzを発振するマグネトロンが入手の
便がよく安価である。
Here, as the microwave generator 54,
For example, a magnetron that oscillates at 2.45 GHz is easily available and inexpensive.

【0092】ついで、マイクロ波は、マイクロ波を透過
する誘電体窓53を透過して、誘電体窓53の右側に伝
播する。
Next, the microwave transmits through the dielectric window 53 transmitting the microwave and propagates to the right side of the dielectric window 53.

【0093】ここで、誘電体窓53としては、例えば石
英やテフロン等が、マイクロ波の透過と被励起ガス媒質
5の封入に好適である。
Here, as the dielectric window 53, for example, quartz or Teflon is suitable for transmitting microwaves and enclosing the gas medium 5 to be excited.

【0094】そして、マイクロ波は、整合器55と、被
励起ガス媒質5側の導体からなる導波路52の壁との間
で定在波を形成する。
The microwave forms a standing wave between the matching device 55 and the wall of the waveguide 52 formed of the conductor on the side of the gas medium 5 to be excited.

【0095】詳細には、光軸10の位置に定在波の腹を
形成し、ここの電界領域3aを放電開始電圧以上にする
ことで、被励起ガス媒質5を放電励起し、光軸10の方
向にレーザ発振を行うことになる。
More specifically, an antinode of a standing wave is formed at the position of the optical axis 10 and the electric field region 3a is set to be equal to or higher than the discharge starting voltage. Laser oscillation is performed in the direction of.

【0096】そして、一般に、マイクロ波周波数は高い
ので、電界の振動は非常に高速で交幡し、アーク放電の
発生が押さえられ、高注入電力密度が得られることにな
る。
In general, since the microwave frequency is high, the vibration of the electric field changes at a very high speed, the occurrence of arc discharge is suppressed, and a high injected power density is obtained.

【0097】また、放電領域である電界領域3aには、
導波路開口51a、52bが設置されており、形状と開
口形状は、実施の形態2の開口付き電極21a、21b
について述べたものと同様であり、導波路開口51a、
51bの導波路内部側には、実施の形態2で述べた開口
付き誘電体22a、22bが設置されている。
In the electric field region 3a which is a discharge region,
The waveguide openings 51a and 52b are provided, and the shape and the opening shape are the electrodes 21a and 21b with openings according to the second embodiment.
Are the same as those described for the waveguide openings 51a,
Inside the waveguide 51b, the dielectrics 22a and 22b with openings described in the second embodiment are provided.

【0098】これらにより、電界領域3aの電界分布を
制御し、放電の拘束力を上げて、放電の安定化を図って
いる。
Thus, the electric field distribution in the electric field region 3a is controlled, the discharge binding force is increased, and the discharge is stabilized.

【0099】また、マイクロ波は、導体からなる導波路
52内を電波として伝播するため、構成の大半を、被励
起ガス媒質5を冷却するのに適した金属で構成でき、導
波路52とレーザ管15内に冷却水路17を設置するこ
とで、効率のよい冷却を行なうことができることにもな
る。
Further, since the microwave propagates as a radio wave in the waveguide 52 made of a conductor, most of the structure can be made of a metal suitable for cooling the gas medium 5 to be excited. By providing the cooling water passage 17 in the pipe 15, efficient cooling can be performed.

【0100】また、実施の形態4と同様に、予備電離電
極を導波路開口51下部や、被励起ガス媒質5が封入さ
れている導波路52に、マイクロ波が漏洩しない程度の
開口を一つ以上設けて設置するのも好適である。
Similarly to the fourth embodiment, one preliminary ionizing electrode is formed in the lower part of the waveguide opening 51 or in the waveguide 52 in which the excited gas medium 5 is sealed. It is also preferable to provide and install as described above.

【0101】以上のように、本実施の形態によれば、マ
イクロ波を用いることでより高速に電界を交番させアー
ク放電の発生を押さえ、マイクロ波定在波の腹位置で放
電励起することで放電の拘束力を強くし、被励起ガス媒
質の放電領域への供給・排出により伝播方向の分布によ
る不安定と、温度分布による放電の不安定を押さえ、こ
れによる放電安定化によって、マイクロ波本来の特徴を
生かし、レーザ発振の高出力化とともに、出力の長時間
安定性と高い発振効率のレーザ発振が得られ、更に大半
を冷却に適した金属で構成できるので被励起ガス媒質の
冷却にも好適な構成を実現する。
As described above, according to the present embodiment, by using a microwave, an electric field is alternated at a higher speed to suppress the occurrence of arc discharge, and discharge is excited at the antinode position of the microwave standing wave. By strengthening the binding force of the discharge, the instability due to the distribution in the propagation direction due to the supply and discharge of the excited gas medium to and from the discharge area, and the instability of the discharge due to the temperature distribution are suppressed, and the discharge stabilization thereby allows the microwave Utilizing the features of (1), laser output with high output, long-term stability of output and laser oscillation with high oscillation efficiency can be obtained, and most of them can be made of metal suitable for cooling. A suitable configuration is realized.

【0102】(実施の形態6)以下、本発明の実施の形
態6について、図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiment 6 Hereinafter, Embodiment 6 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0103】図6は、本実施の形態のガスレーザ装置の
概略図である。図6において、31は送風機及び32は
熱交換器であり、その他は実施の形態5と同様な構成で
ある。
FIG. 6 is a schematic diagram of the gas laser device of the present embodiment. In FIG. 6, 31 is a blower and 32 is a heat exchanger, and the other configuration is the same as that of the fifth embodiment.

【0104】本実施の形態では、被励起ガス媒質5は、
送風機31により強制的に循環され、更に、放電励起に
よって高温になった被励起ガス媒質5は、冷却水路を内
部に持つ導波路52とレーザ管15や、熱交換器32に
より効率的に冷却されることになる。
In this embodiment, the excited gas medium 5 is
The excited gas medium 5 forcedly circulated by the blower 31 and further heated to a high temperature by the discharge excitation is efficiently cooled by the waveguide 52 and the laser tube 15 having the cooling water channel therein and the heat exchanger 32. Will be.

【0105】以上のように、本実施の形態によれば、実
施の形態5の効果に加え、更に、放電領域に多くの被励
起ガス媒質を供給することで、レーザ発振の高出力化が
得られ、特に連続発振の出力増大に効果的であり、ま
た、速やかに放電領域から励起後の被励起ガス媒質を排
出することが可能となり、放電の安定化が更に得られ、
出力の長時間安定性と高い発振効率のレーザ発振が得ら
れる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the fifth embodiment, by increasing the amount of the gaseous medium to be excited in the discharge region, it is possible to increase the output of laser oscillation. It is particularly effective in increasing the output of continuous oscillation, and also allows the excited gas medium after excitation from the discharge region to be quickly discharged, further stabilizing the discharge,
Laser oscillation with long-term stability of output and high oscillation efficiency can be obtained.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被励起ガ
ス媒質が電界強度分布を持つ電界領域内で放電励起され
る際に、この被励起ガス媒質を電界方向と少なくとも直
交しないように供給・排出することで、この被励起ガス
媒質が電界領域を通過する際に受ける電界強度分布の変
化を最小にし、これにより、放電の安定化がなされると
いう有利な効果が得られる。
As described above, according to the present invention, when the gas medium to be excited is discharge-excited in the electric field region having the electric field intensity distribution, the gas medium to be excited should be at least not orthogonal to the direction of the electric field. By supplying / discharging, the change in the electric field intensity distribution that the excited gas medium receives when passing through the electric field region is minimized, whereby the advantageous effect that the discharge is stabilized can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を示すガスレーザ装
置の概略図
FIG. 1 is a schematic view of a gas laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同第2の実施の形態を示すガスレーザ装置の概
略図
FIG. 2 is a schematic diagram of a gas laser device according to a second embodiment.

【図3】同第3の実施の形態を示すガスレーザ装置の概
略図
FIG. 3 is a schematic view of a gas laser device according to a third embodiment.

【図4】同第4の実施の形態を示すガスレーザ装置の概
略図
FIG. 4 is a schematic view of a gas laser device according to a fourth embodiment.

【図5】同第5の実施の形態を示すガスレーザ装置の概
略図
FIG. 5 is a schematic view of a gas laser device according to a fifth embodiment.

【図6】同第6の実施の形態を示すガスレーザ装置の概
略図
FIG. 6 is a schematic view of a gas laser device according to a sixth embodiment.

【図7】従来のガスレーザ装置の概略図FIG. 7 is a schematic diagram of a conventional gas laser device.

【図8】同電極間の電束線の概略図FIG. 8 is a schematic diagram of a flux line between the electrodes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a 第1の電極 1b 第2の電極 2a 第1の誘電体電極 2b 第2の誘電体電極 3 電界 3a 電界または放電領域 4 絶縁体隔壁 5 被励起ガス媒質 6 ガス媒質供給口 7 ガス媒質排出口 8 内部レーザ管 10 光軸 15 レーザ管 21a 第1の開口付き電極 21b 第2の開口付き電極 22a 第2の開口付き誘電体電極 22b 第2の開口付き誘電体電極 31 送風機 32 熱交換器 41a 第2の予備電離電極 41b 第2の予備電離電極 51a 第1の導波路開口 51b 第2の導波路開口 57 冷却水路 52 導波路 53 誘電体窓 54 マイクロ波発振器 55 整合器 56 プランジャ 101a 第1の電極 101b 第2の電極 103 電界 103a 電界または放電領域 105 被励起ガス媒質 113 送風機 114 熱交換器 115 レーザ管 120 電束線 1a 1st electrode 1b 2nd electrode 2a 1st dielectric electrode 2b 2nd dielectric electrode 3 Electric field 3a Electric field or discharge region 4 Insulator partition wall 5 Excited gas medium 6 Gas medium supply port 7 Gas medium discharge port Reference Signs List 8 internal laser tube 10 optical axis 15 laser tube 21a first opening electrode 21b second opening electrode 22a second opening dielectric electrode 22b second opening dielectric electrode 31 blower 32 heat exchanger 41a 2 pre-ionization electrodes 41b 2nd pre-ionization electrode 51a 1st waveguide opening 51b 2nd waveguide opening 57 cooling water channel 52 waveguide 53 dielectric window 54 microwave oscillator 55 matching unit 56 plunger 101a first electrode 101b Second electrode 103 Electric field 103a Electric field or discharge area 105 Excited gas medium 113 Blower 114 Heat exchanger 115 Ray The tube 120 Electric wire

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極の間に電界を形成し前記電極の間に
ある被励起ガス媒質を高エネルギー状態に励起させてレ
ーザ発振を行うガスレーザ装置であって、前記被励起ガ
ス媒質は、前記電極の間の電界の方向と直交しないよう
に供給及び/又は排出されるガスレーザ装置。
1. A gas laser device which forms an electric field between electrodes and excites an excited gas medium between the electrodes to a high energy state to perform laser oscillation, wherein the excited gas medium comprises the electrode The gas laser device is supplied and / or discharged so as not to be orthogonal to the direction of the electric field between them.
【請求項2】 被励起ガス媒質の供給及び/排出が、前
記電極と前記被励起ガス媒質を覆う壁部材との間の開口
部を通じて行われる請求項1記載のガスレーザ装置。
2. The gas laser device according to claim 1, wherein the supply and / or discharge of the excited gas medium is performed through an opening between the electrode and a wall member covering the excited gas medium.
【請求項3】 電極の間に電界を形成し前記電極の間に
ある被励起ガス媒質を高エネルギー状態に励起させてレ
ーザ発振を行うガスレーザ装置であって、前記被励起ガ
ス媒質の供給及び/又は排出が、前記電極を通じて行わ
れるガスレーザ装置。
3. A gas laser device which forms an electric field between electrodes and excites a gas medium to be excited located between the electrodes to a high energy state to perform laser oscillation, and supplies and / or supplies the gas medium to be excited. Or a gas laser device in which the discharge is performed through the electrode.
【請求項4】 電極の高エネルギー状態に励起された被
励起ガス側の表面と裏面との間に形成された開口部を通
じて、前記電極の間の電界の方向と直交しないように前
記被励起ガス媒質の供給及び/又は排出が行われる請求
項3記載のガスレーザ装置。
4. The excited gas is not orthogonal to the direction of the electric field between the electrodes through an opening formed between the front surface and the rear surface of the electrode on the excited gas side excited to a high energy state. The gas laser device according to claim 3, wherein supply and / or discharge of the medium is performed.
【請求項5】 被励起ガス媒質が貫流するために電極の
表面と裏面を貫く開口部が少なくとも一つ以上ある請求
項4記載のガスレーザ装置。
5. The gas laser device according to claim 4, wherein at least one opening penetrates the front and back surfaces of the electrode so that the gas medium to be excited flows therethrough.
【請求項6】 電界を形成する電極の少なくとも一方が
誘電体を含んで構成される請求項1から5のいずれかに
記載のガスレーザ装置。
6. The gas laser device according to claim 1, wherein at least one of the electrodes forming the electric field includes a dielectric.
【請求項7】 電界を形成する電極の形状が互いに異な
る請求項1から6のいずれかに記載のガスレーザ装置。
7. The gas laser device according to claim 1, wherein the electrodes forming the electric field have different shapes.
【請求項8】 被励起ガス媒質が、高エネルギー状態に
励起された領域の周辺で循環する請求項1から7のいず
れかに記載のガスレーザ装置。
8. The gas laser device according to claim 1, wherein the gas medium to be excited circulates around a region excited to a high energy state.
【請求項9】 被励起ガス媒質が、排出された後再び電
界内に供給される請求項1から8のいずれかに記載のガ
スレーザ装置。
9. The gas laser apparatus according to claim 1, wherein the gas medium to be excited is supplied again into the electric field after being discharged.
【請求項10】 被励起ガス媒質の排出と、前記排出後
再び電界内への供給を強制的に行う手段を有する請求項
9記載のガスレーザ装置。
10. The gas laser apparatus according to claim 9, further comprising means for forcibly discharging the gas medium to be excited and supplying the gas medium again after the discharge.
【請求項11】 被励起ガス媒質の排出と、前記排出後
再び電界内への供給を行う経路に前記被励起ガス媒質を
冷却する手段を有する請求項9または10記載のガスレ
ーザ装置。
11. The gas laser device according to claim 9, further comprising means for cooling the gas medium to be excited in a path for discharging the gas medium to be excited and supplying the gas medium again after the gas is exhausted.
【請求項12】 被励起ガス媒質を予備電離する手段を
有する請求項1から11のいずれかに記載のガスレーザ
装置。
12. The gas laser device according to claim 1, further comprising means for pre-ionizing the gas medium to be excited.
【請求項13】 予備電離する手段が電界方向と同軸上
に設けられた請求項12記載のガスレーザ装置。
13. The gas laser device according to claim 12, wherein the means for preionization is provided coaxially with the direction of the electric field.
【請求項14】 電極間に形成される電界は、高周波電
界である請求項1から13のいずれかに記載のガスレー
ザ装置。
14. The gas laser device according to claim 1, wherein the electric field formed between the electrodes is a high-frequency electric field.
【請求項15】 高周波電界の周波数がマイクロ波であ
る請求項14記載のガスレーザ装置。
15. The gas laser device according to claim 14, wherein the frequency of the high-frequency electric field is a microwave.
【請求項16】 マイクロ波を定在波とするための定在
波形成手段を有し、被励起ガス媒質を前記定在波の腹位
置で励起する請求項15記載のガスレーザ装置。
16. The gas laser device according to claim 15, further comprising a standing wave forming means for converting a microwave into a standing wave, and exciting the gas medium to be excited at an antinode of the standing wave.
【請求項17】 マイクロ波の周波数が2.45GHz
±0.05GHzである請求項16記載のガスレーザ装
置。
17. The microwave frequency is 2.45 GHz.
17. The gas laser device according to claim 16, wherein the frequency is ± 0.05 GHz.
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