JPH1126841A - Method and device for laser oscillation - Google Patents

Method and device for laser oscillation

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JPH1126841A
JPH1126841A JP18337997A JP18337997A JPH1126841A JP H1126841 A JPH1126841 A JP H1126841A JP 18337997 A JP18337997 A JP 18337997A JP 18337997 A JP18337997 A JP 18337997A JP H1126841 A JPH1126841 A JP H1126841A
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JP
Japan
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laser
medium gas
discharge tube
laser medium
cooling
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JP18337997A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Ikeda
哲哉 池田
Minoru Danno
実 団野
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser oscillation method and a laser oscillation device which can increase its laser oscillation efficiency and laser output. SOLUTION: An oscillator 18 for oscillating an electromagnetic wave is connected to a rectangular cavity resonator 16 through a waveguide 17. A discharge tube 11 is coaxially provided within the resonator 16. The tube 11 is coaxially provided at its one end with a total reflection mirror and at the other end with a cooling discharge tube 19 of metallic material. Mounted on an outer peripheral surface of the tube 19 is a water jacket 19a for passage cooling water. An output mirror 13 is provided at the other end of the tube 19. The tube 11 is provided at its one end with an inlet pipe 14 for a laser medium gas 1. An outlet pipe 15 for the laser medium gas 1 is connected to the other end of the tube 19. As a result, the discharge excitation of the gas 1 is concentrated in an upstream direction of the gas 1. As a result, a power for the discharge excitation can be reduced to the minimum, and the laser medium gas 1 in the downstream direction of the gas flow can be efficiently cooled.

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、高周波領域の電磁
波によってレーザ媒質ガスを放電励起してレーザ光を発
振するレーザ発振方法およびレーザ発振装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser oscillating method and a laser oscillating device for oscillating laser light by discharging and exciting a laser medium gas by electromagnetic waves in a high frequency range.

【0002】[0002]

【従来の技術】高周波領域の電磁波によってレーザ媒質
ガスを放電励起してレーザ光を発振する従来のレーザ発
振装置を図4に示す。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a conventional laser oscillating device which oscillates laser light by discharging and exciting a laser medium gas by electromagnetic waves in a high frequency range.

【0003】図4に示すように、電磁波を発振する発振
器108を導波管107を介して連結した円筒型の空胴
共振器106の内部には、放電管101が同軸をなして
設けられている。放電管101の一端には、全反射ミラ
ー102が取り付けられている。放電管101の他端に
は、出力ミラー103が取り付けられている。放電管1
01の一端側には、レーザ媒質ガス1の入口管104が
連結されている。放電管101の他端側には、レーザ媒
質ガス1の出口管105が連結されている。
As shown in FIG. 4, a discharge tube 101 is provided coaxially inside a cylindrical cavity resonator 106 in which an oscillator 108 for oscillating electromagnetic waves is connected via a waveguide 107. I have. At one end of the discharge tube 101, a total reflection mirror 102 is attached. An output mirror 103 is attached to the other end of the discharge tube 101. Discharge tube 1
01 is connected to an inlet pipe 104 of the laser medium gas 1. An outlet tube 105 for the laser medium gas 1 is connected to the other end of the discharge tube 101.

【0004】このようなレーザ発振装置では、入口管1
04から放電管101の内部にレーザ媒質ガス1を送給
すると共に、発振器108から電磁波を発振すると、当
該電磁波が導波管107内を伝搬して空胴共振器106
内に伝送され、放電管101内のレーザ媒質ガス1を電
界により放電励起して当該レーザ媒質ガス1から誘導放
電光を得て、全反射ミラー102と出力ミラー103と
の間を往復反射させて増幅した後に出力ミラー103を
透過させることにより、レーザ光2を発振するようにな
っている。
In such a laser oscillation device, the inlet tube 1
When the laser medium gas 1 is supplied into the discharge tube 101 from the tube 04 and an electromagnetic wave is oscillated from the oscillator 108, the electromagnetic wave propagates through the waveguide 107 and the cavity resonator 106.
The laser medium gas 1 in the discharge tube 101 is discharge-excited by an electric field to obtain induced discharge light from the laser medium gas 1, and is reflected back and forth between the total reflection mirror 102 and the output mirror 103. The laser beam 2 is oscillated by transmitting the output mirror 103 after the amplification.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述したようにしてレ
ーザ媒質ガス1を電磁波で放電励起してレーザ光2を発
振する方法は、各種文献(例えば、Handy and Brandeli
k, J. Appl. Phys. Vol.49, p3753-3756 (1978) 等)に
より広く知られている。ところが、前述したようなレー
ザ発振装置では、放電管101内のレーザ媒質ガス1を
光軸上に対してできるだけ滞在させてレーザ出力を上げ
るように放電空間を構成しているため、放電管101の
全長にわたってレーザ媒質ガス1を放電励起しなければ
ならず、レーザ媒質ガス1の放電励起に際して多大な電
力が必要となってしまう。
As described above, various methods (for example, Handy and Brandeli) oscillate a laser beam 2 by exciting a laser medium gas 1 by discharge with an electromagnetic wave.
k, J. Appl. Phys. Vol. 49, p3753-3756 (1978)). However, in the laser oscillation device as described above, the discharge space is configured so that the laser medium gas 1 in the discharge tube 101 stays on the optical axis as much as possible to increase the laser output. The laser medium gas 1 must be discharge-excited over the entire length, and a large amount of power is required when the laser medium gas 1 is discharge-excited.

【0006】また、電界によって発生した放電プラズマ
が電力を吸収しやすく、レーザ媒質ガス1の温度が上昇
しやすいことから、当該レーザ媒質ガス1を冷却する必
要があるものの、直流放電方式や高周波放電方式などの
装置においては、放電管101に高電圧電極や高電流コ
イルを設置するため、低熱伝導性でありながらも絶縁性
を有するセラミックスからなる水冷二重管構造の放電管
101を用いなければならず、レーザ媒質ガス1を効率
よく冷却することができなかった。
Further, since the discharge plasma generated by the electric field easily absorbs electric power and the temperature of the laser medium gas 1 tends to rise, it is necessary to cool the laser medium gas 1. In such a system, since a high-voltage electrode and a high-current coil are installed in the discharge tube 101, a water-cooled double-tube discharge tube 101 made of ceramics having low thermal conductivity and insulating properties must be used. In addition, the laser medium gas 1 could not be efficiently cooled.

【0007】このため、前述したような従来のレーザ発
振装置では、レーザ発振効率やレーザ出力がよくなかっ
た。
For this reason, the laser oscillation efficiency and the laser output of the conventional laser oscillation device as described above are not good.

【0008】このようなことから、本発明は、レーザ発
振効率およびレーザ出力を向上させることができるレー
ザ発振方法およびレーザ発振装置を提供することを目的
とした。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a laser oscillation method and a laser oscillation device capable of improving the laser oscillation efficiency and the laser output.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明によるレーザ発振方法は、レーザ媒質ガ
スを電界により励起してレーザ光を発振させるレーザ発
振方法であって、前記レーザ媒質ガスの流通方向上流側
に電界を形成して当該レーザ媒質ガスの励起を当該流通
方向上流側で行う一方、当該レーザ媒質ガスの流通方向
下流側で当該レーザ媒質ガスを冷却することを特徴とす
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a laser oscillation method according to the present invention is a laser oscillation method in which a laser medium gas is excited by an electric field to oscillate laser light. An electric field is formed upstream of the gas flow direction to excite the laser medium gas upstream of the gas flow direction, while cooling the laser medium gas downstream of the gas flow direction of the laser medium gas. .

【0010】上述のレーザ発振方法において、前記レー
ザ媒質ガスの流通方向下流側の流れを乱すことを特徴と
する。
In the above-described laser oscillation method, the flow of the laser medium gas on the downstream side in the flow direction is disturbed.

【0011】前述した課題を解決するための、本発明に
よるレーザ発振装置は、レーザ媒質ガスを送給される放
電管と、電界を形成することにより前記放電管内の前記
レーザ媒質ガスを励起してレーザ光を発振させる励起手
段とを備えてなるレーザ発振装置であって、前記励起手
段を前記放電管の前記レーザ媒質ガスの流通方向上流側
に設ける一方、金属製の冷却放電管を前記放電管の前記
レーザ媒質ガスの送給方向下流側に同軸をなして連結す
ると共に、前記レーザ媒質ガスを冷却する冷却手段を前
記冷却放電管に設けたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a laser oscillation device according to the present invention comprises a discharge tube to which a laser medium gas is supplied, and an electric field for exciting the laser medium gas in the discharge tube. A laser oscillating device that oscillates a laser beam, wherein the exciting unit is provided on the discharge tube upstream of the discharge medium in the flow direction of the laser medium gas, and a metal cooling discharge tube is connected to the discharge tube. And a cooling means for cooling the laser medium gas is provided in the cooling discharge tube, while being coaxially connected to the downstream side of the laser medium gas supply direction.

【0012】上述のレーザ発振装置において、前記レー
ザ媒質ガスの流れを乱す乱流化手段を前記冷却放電管の
内部に設けたことを特徴とする。
In the above-described laser oscillation device, a turbulence generating means for disturbing the flow of the laser medium gas is provided inside the cooling discharge tube.

【0013】上述のレーザ発振装置において、前記冷却
手段が前記冷却放電管の外周面に設けられ、冷却水を流
通させる冷却水流通手段であることを特徴とする。
[0013] In the above-mentioned laser oscillation device, the cooling means is provided on an outer peripheral surface of the cooling discharge tube, and is a cooling water flowing means for flowing cooling water.

【0014】上述のレーザ発振装置において、前記冷却
手段が前記冷却放電管の内周面に設けられ、冷却水を流
通させる冷却水流通手段であることを特徴とする。
In the above-described laser oscillation device, the cooling means is provided on an inner peripheral surface of the cooling discharge tube, and is a cooling water flowing means for flowing cooling water.

【0015】上述のレーザ発振装置において、前記乱流
化手段が前記冷却放電管の内周面に同軸をなして設けら
れた環状をなすブロックリングであることを特徴とす
る。
In the above-described laser oscillation device, the turbulence generating means is an annular block ring provided coaxially with the inner peripheral surface of the cooling discharge tube.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明によるレーザ発振方法およ
びレーザ発振装置の第一番目の実施の形態を図1を用い
て説明する。なお、図1は、その装置の概略構成図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a laser oscillation method and a laser oscillation device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the apparatus.

【0017】図1に示すように、電磁波を発振する発振
器18を導波管17を介して連結した矩型の空胴共振器
16の内部には、放電管11が同軸をなして設けられて
いる。放電管11の一端には、全反射ミラー12が取り
付けられている。放電管11の他端には、金属製の冷却
放電管19の一端が同軸をなして連結されている。冷却
放電管19の外周面には、冷却水の流通する冷却水流通
手段であるウォータジャケット19aが冷却手段として
設けられている。冷却放電管19の他端には、出力ミラ
ー13が取り付けられている。放電管11の一端側に
は、レーザ媒質ガス1の入口管14が連結されている。
冷却放電管19の他端側には、レーザ媒質ガス1の出口
管15が連結されている。すなわち、レーザ媒質ガス1
の流通方向上流側に放電管11、空胴共振器16、導波
管17、発振器18などを配設し、レーザ媒質ガス1の
流通方向下流側に冷却放電管19、ウォータジャケット
19aなどを配設したのである。なお、本実施の形態で
は、空胴共振器16、導波管17、発振器18などによ
り励起手段が構成されている。
As shown in FIG. 1, a discharge tube 11 is provided coaxially inside a rectangular cavity resonator 16 in which an oscillator 18 for oscillating electromagnetic waves is connected via a waveguide 17. I have. A total reflection mirror 12 is attached to one end of the discharge tube 11. One end of a metal cooling discharge tube 19 is coaxially connected to the other end of the discharge tube 11. On the outer peripheral surface of the cooling discharge tube 19, a water jacket 19a, which is a cooling water flowing means for flowing the cooling water, is provided as a cooling means. The output mirror 13 is attached to the other end of the cooling discharge tube 19. An inlet tube 14 for the laser medium gas 1 is connected to one end of the discharge tube 11.
The outlet tube 15 for the laser medium gas 1 is connected to the other end of the cooling discharge tube 19. That is, the laser medium gas 1
The discharge tube 11, the cavity resonator 16, the waveguide 17, the oscillator 18 and the like are disposed on the upstream side in the flow direction of the laser medium, and the cooling discharge tube 19, the water jacket 19a and the like are disposed on the downstream side in the flow direction of the laser medium gas 1. It was set up. In this embodiment, the cavity resonator 16, the waveguide 17, the oscillator 18, and the like constitute an excitation unit.

【0018】このようなレーザ発振装置を用いたレーザ
発振方法を次に説明する。入口管14から放電管11お
よび冷却放電管19の内部にレーザ媒質ガス1を送給す
ると共に、冷却放電管19のウォータジャケット19a
を作動させる一方、発振器18から電磁波を発振する
と、当該電磁波が導波管17内を伝搬して空胴共振器1
6内に伝送され、放電管11内のレーザ媒質ガス1を電
界により放電励起し、当該放電励起により温度上昇した
レーザ媒質ガス1を冷却放電管19のウォータジャケッ
ト19aで適切な温度に冷却することにより、当該レー
ザ媒質ガス1から誘導放電光を得、全反射ミラー12と
出力ミラー13との間を往復反射させて増幅した後に出
力ミラー13を透過させることにより、レーザ光2が発
振される。
Next, a laser oscillation method using such a laser oscillation device will be described. The laser medium gas 1 is supplied from the inlet tube 14 into the discharge tube 11 and the cooling discharge tube 19, and the water jacket 19 a of the cooling discharge tube 19 is provided.
When the electromagnetic wave is oscillated from the oscillator 18 while operating the electromagnetic wave, the electromagnetic wave propagates through the waveguide 17 and
6, the laser medium gas 1 in the discharge tube 11 is discharge-excited by an electric field, and the laser medium gas 1 whose temperature is increased by the discharge excitation is cooled to an appropriate temperature by the water jacket 19a of the cooling discharge tube 19. As a result, the induced discharge light is obtained from the laser medium gas 1, reciprocally reflected between the total reflection mirror 12 and the output mirror 13, amplified, and then transmitted through the output mirror 13, whereby the laser light 2 is oscillated.

【0019】つまり、レーザ媒質ガス1を電界により放
電励起してレーザ光2を発振するにあたって、上記ガス
1の流通方向上流側に電界を形成して当該ガス1の振動
励起を当該流通方向上流側で行う一方、当該ガス1の流
通方向下流側で当該ガス1を冷却するようにしたのであ
る。
That is, when the laser medium gas 1 is discharge-excited by an electric field to oscillate the laser beam 2, an electric field is formed on the upstream side in the flow direction of the gas 1 so that the vibration excitation of the gas 1 is performed on the upstream side in the flow direction. On the other hand, the gas 1 is cooled on the downstream side in the flow direction of the gas 1.

【0020】このため、レーザ媒質ガス1の放電励起が
当該ガス1の流通方向上流側で集中して行われるように
なるので、レーザ媒質ガス1の放電励起に際しての電力
を必要最小限に抑えることができる。
For this reason, the discharge excitation of the laser medium gas 1 is concentrated on the upstream side in the flow direction of the gas 1, so that the electric power at the time of discharge excitation of the laser medium gas 1 is minimized. Can be.

【0021】また、直流放電方式や高周波放電方式など
のように高電圧電極や高電流コイルを放電管11に設置
する場合であっても、当該設置がレーザ媒質ガス1の流
通方向上流側のみで済むようになるので、当該ガス1の
流通方向下流側で絶縁性を特に考慮する必要がなくな
り、高熱伝導性を有する金属材料からなる冷却放電管1
9をレーザ媒質ガス1の流通方向下流側へ設置すること
が可能となり、レーザ媒質ガス1を効率よく冷却するこ
とができるようになる。
Even when a high-voltage electrode or a high-current coil is installed in the discharge tube 11 as in a DC discharge system or a high-frequency discharge system, the installation is performed only on the upstream side in the flow direction of the laser medium gas 1. As a result, there is no need to particularly consider insulation on the downstream side in the flow direction of the gas 1, and the cooling discharge tube 1 made of a metal material having high thermal conductivity is not required.
9 can be installed downstream of the laser medium gas 1 in the flow direction, so that the laser medium gas 1 can be efficiently cooled.

【0022】したがって、このようなレーザ発振方法お
よびレーザ発振装置によれば、レーザ発振効率およびレ
ーザ出力を大幅に向上させることができる。
Therefore, according to such a laser oscillation method and a laser oscillation device, the laser oscillation efficiency and the laser output can be greatly improved.

【0023】なお、本実施の形態では、冷却水流通手段
としてウォータジャケット19aを用いたが、冷却放電
管19の外周面に水冷コイルを巻き付けることにより冷
却水流通手段を構成することも可能である。
In this embodiment, the water jacket 19a is used as the cooling water distribution means. However, the cooling water distribution means can be formed by winding a water cooling coil around the outer peripheral surface of the cooling discharge tube 19. .

【0024】本発明によるレーザ発振方法およびレーザ
発振装置の第二番目の実施の形態を図2を用いて説明す
る。なお、図2は、その装置の概略構成図である。ただ
し、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な部材
については、前述した第一番目の実施の形態と同様な符
号を用いることにより、その説明を省略する。
A second embodiment of the laser oscillation method and the laser oscillation device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the apparatus. However, the same members as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above-described first embodiment, and description thereof will be omitted.

【0025】図2に示すように、冷却放電管19の内周
面には、内部に冷却水の流通する冷却水流通手段である
水冷コイル29aが冷却手段として設けられている。
As shown in FIG. 2, on the inner peripheral surface of the cooling discharge tube 19, a water cooling coil 29a, which is a cooling water circulating means for circulating cooling water, is provided as a cooling means.

【0026】つまり、前述した実施の形態では、冷却放
電管19の外部からレーザ媒質ガス1を冷却するように
したが、本実施の形態では、冷却放電管19の内部から
レーザ媒質ガス1を冷却するようにしたのである。
That is, in the above-described embodiment, the laser medium gas 1 is cooled from outside the cooling discharge tube 19, but in the present embodiment, the laser medium gas 1 is cooled from inside the cooling discharge tube 19. I did it.

【0027】このため、前述した実施の形態の場合より
もレーザ媒質ガス1を効率よく冷却することができる。
For this reason, the laser medium gas 1 can be cooled more efficiently than in the above-described embodiment.

【0028】したがって、本実施の形態によれば、前述
した実施の形態の場合よりもレーザ発振効率およびレー
ザ出力をさらに向上させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the laser oscillation efficiency and the laser output can be further improved as compared with the above-described embodiment.

【0029】本発明によるレーザ発振方法およびレーザ
発振装置の第三番目の実施の形態を図3を用いて説明す
る。なお、図3は、その装置の概略構成図である。ただ
し、前述した第一,二番目の実施の形態の場合と同様な
部材については、前述した第一,二番目の実施の形態と
同様な符号を用いることにより、その説明を省略する。
A third embodiment of the laser oscillation method and the laser oscillation device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the apparatus. However, the same members as those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals as those in the first and second embodiments, and description thereof will be omitted.

【0030】図3に示すように、ウォータジャケット1
9aを外周面に有する冷却放電管19の内周面には、金
属製の環状をなす乱流化手段であるブロックリング39
aが当該冷却放電管19の軸心方向に沿って所定の間隔
で同軸をなして複数取り付けられている。
As shown in FIG. 3, the water jacket 1
On the inner peripheral surface of the cooling discharge tube 19 having the outer peripheral surface 9a, there is provided a block ring 39 serving as a turbulent flow generating means having a metal annular shape.
a are coaxially mounted at predetermined intervals along the axial direction of the cooling discharge tube 19.

【0031】つまり、本実施の形態は、前述した第一番
目の実施の形態に上記ブロックリング39aを設けたの
である。
That is, in the present embodiment, the block ring 39a is provided in the first embodiment described above.

【0032】このようなレーザ発振装置では、冷却放電
管19内を流通するレーザ媒質ガス1の流れを上記ブロ
ックリング39aが乱すので、レーザ媒質ガス1が冷却
放電管19内で混合され、当該ガス1と冷却放電管19
との熱交換効率が大幅に向上するようになる。
In such a laser oscillation device, the flow of the laser medium gas 1 flowing in the cooling discharge tube 19 is disturbed by the block ring 39a, so that the laser medium gas 1 is mixed in the cooling discharge tube 19 and the gas is mixed. 1 and cooling discharge tube 19
The heat exchange efficiency with the substrate is greatly improved.

【0033】したがって、本実施の形態によれば、前述
した実施の形態の場合よりもレーザ発振効率およびレー
ザ出力をさらに向上させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the laser oscillation efficiency and the laser output can be further improved as compared with the above-described embodiment.

【0034】[0034]

【実施例】本発明によるレーザ発振方法およびレーザ発
振装置の効果を確認するため、次のような確認実験を行
った。
EXAMPLE In order to confirm the effects of the laser oscillation method and the laser oscillation device according to the present invention, the following confirmation experiments were performed.

【0035】[実験例1]前述した第一番目の実施の形
態に基づいた装置を用いてレーザ光を発振した場合のレ
ーザ出力およびレーザ発振効率を求めた。なお、諸条件
は下記の通りである。
[Experimental Example 1] The laser output and the laser oscillation efficiency when the laser light was oscillated using the apparatus based on the first embodiment described above were obtained. The conditions are as follows.

【0036】 <条件> ・電磁波−波長:2.45GHz 入射パワー:1500W ・レーザ媒質ガス−組成:CO2 、N2 、Heの混合ガス (炭酸ガスレーザ用のガス) 圧力:50Torr ・空胴共振器−内径:83mm 長さ:100mm ・放電管−内径:25mm ・冷却放電管−素材:アルミニウム 内径:30mm 長さ:300mm <結果>結果を表1に示す。<Conditions> Electromagnetic wave-wavelength: 2.45 GHz Incident power: 1500 W Laser medium gas-composition: mixed gas of CO 2 , N 2 , He (gas for carbon dioxide laser) Pressure: 50 Torr cavity cavity -Inner diameter: 83 mm Length: 100 mm-Discharge tube-Inner diameter: 25 mm-Cooling discharge tube-Material: Aluminum Inner diameter: 30 mm Length: 300 mm <Results> The results are shown in Table 1.

【0037】[実験例2]前述した第二番目の実施の形
態に基づいた装置を用いてレーザ光を発振した場合のレ
ーザ出力およびレーザ発振効率を求めた。なお、諸条件
は下記の通りである。ただし、実験例1と同様な部分に
ついては、その記載を省略する。
[Experimental Example 2] The laser output and the laser oscillation efficiency when the laser light was oscillated using the apparatus according to the second embodiment described above were obtained. The conditions are as follows. However, the description of the same parts as in Experimental Example 1 is omitted.

【0038】<条件> ・水冷コイル−外径:2mm <結果>結果を表1に示す。<Conditions> Water-cooled coil-outer diameter: 2 mm <Results> The results are shown in Table 1.

【0039】[実験例3]前述した第三番目の実施の形
態に基づいた装置を用いてレーザ光を発振した場合のレ
ーザ出力およびレーザ発振効率を求めた。なお、諸条件
は下記の通りである。ただし、実験例1,2と同様な部
分については、その記載を省略する。
[Experimental Example 3] The laser output and the laser oscillation efficiency when the laser light was oscillated using the apparatus based on the third embodiment described above were obtained. The conditions are as follows. However, the description of the same parts as in Experimental Examples 1 and 2 is omitted.

【0040】<条件> ・ブロックリング−素材:アルミニウム <結果>結果を表1に示す。<Conditions> Blocking-Material: Aluminum <Results> The results are shown in Table 1.

【0041】[比較例]比較のため、従来技術で説明し
た装置を用いてレーザ光を発振した場合のレーザ出力お
よびレーザ発振効率を求めた。なお、諸条件は下記の通
りである。ただし、実験例1〜3と同様な部分について
は、その記載を省略する。
Comparative Example For comparison, a laser output and a laser oscillation efficiency when a laser beam was oscillated using the apparatus described in the prior art were determined. The conditions are as follows. However, the description of the same parts as in Experimental Examples 1 to 3 is omitted.

【0042】<条件> ・放電管−素材:石英(水冷なし) <結果>結果を表1に示す。<Conditions>-Discharge tube-material: quartz (without water cooling) <Results> The results are shown in Table 1.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】表1からわかるように、比較例では、レー
ザ出力が130W、レーザ発振効率が9%であったのに
対し、実験例1では、レーザ出力が170W、レーザ発
振効率が11%となり、レーザ媒質ガスの冷却効率を向
上させて、レーザ出力およびレーザ発振効率を大幅に向
上できることが確認できた。また、実験例2では、レー
ザ出力が200W、発振効率が13%となり、実験例1
よりも冷却効率をさらに向上させて、レーザ出力および
レーザ発振効率をさらに向上できることが確認できた。
また、実験例3では、レーザ出力が250W、レーザ発
振効率が16%となり、実験例1,2よりも冷却効率を
さらに向上させて、レーザ出力およびレーザ発振効率を
さらに向上できることが確認できた。
As can be seen from Table 1, in the comparative example, the laser output was 130 W and the laser oscillation efficiency was 9%, whereas in Experimental Example 1, the laser output was 170 W and the laser oscillation efficiency was 11%. It was confirmed that the laser output and laser oscillation efficiency could be greatly improved by improving the cooling efficiency of the laser medium gas. In Experimental Example 2, the laser output was 200 W and the oscillation efficiency was 13%.
It was confirmed that the cooling efficiency could be further improved, and the laser output and laser oscillation efficiency could be further improved.
Further, in Experimental Example 3, the laser output was 250 W and the laser oscillation efficiency was 16%, and it was confirmed that the cooling efficiency was further improved as compared with Experimental Examples 1 and 2, and the laser output and laser oscillation efficiency could be further improved.

【0045】なお、本実施例では、電磁波として周波数
が2.45GHzのマイクロ波を適用したが、絶縁対策
等のさらなる工夫により、13.56MHzの高周波で
も適用でき、上述と同様な効果を得られると考えられ
る。
In this embodiment, a microwave having a frequency of 2.45 GHz is used as the electromagnetic wave. However, the same effect as described above can be obtained by applying a high frequency of 13.56 MHz by further measures such as insulation measures. it is conceivable that.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によるレーザ発振方法は、レーザ
媒質ガスを電界により励起してレーザ光を発振させるレ
ーザ発振方法であって、前記レーザ媒質ガスの流通方向
上流側に電界を形成して当該レーザ媒質ガスの励起を当
該流通方向上流側で行う一方、当該レーザ媒質ガスの流
通方向下流側で当該レーザ媒質ガスを冷却することか
ら、レーザ媒質ガスの放電励起が当該ガスの流通方向上
流側で集中して行われるようになり、レーザ媒質ガスの
放電励起に際しての電力を必要最小限に抑えることがで
きると共に、直流放電方式や高周波放電方式などのよう
に高電圧電極や高電流コイルを放電管に設置する場合で
あっても、当該設置がレーザ媒質ガスの流通方向上流側
のみで済み、レーザ媒質ガスの流通方向下流側で絶縁性
を特に考慮する必要がなくなり、高熱伝導性を有する金
属材料からなる冷却放電管をレーザ媒質ガスの流通方向
下流側へ設置することが可能となり、レーザ媒質ガスを
効率よく冷却することができるようになるので、レーザ
発振効率およびレーザ出力を大幅に向上させることがで
きる。
The laser oscillation method according to the present invention is a laser oscillation method in which a laser medium gas is excited by an electric field to oscillate laser light, wherein an electric field is formed on the upstream side in the flow direction of the laser medium gas. While the laser medium gas is excited on the upstream side in the flow direction, while the laser medium gas is cooled on the downstream side in the flow direction of the laser medium gas, the discharge excitation of the laser medium gas is performed on the upstream side in the flow direction of the gas. As a result, the power required for the laser medium gas discharge excitation can be minimized, and high-voltage electrodes and high-current coils, such as the DC discharge method and the high-frequency discharge method, are connected to the discharge tube. Even when the laser medium gas is installed, the installation is only required on the upstream side in the laser medium gas flow direction, and it is necessary to particularly consider insulation properties on the downstream side in the laser medium gas flow direction. And the cooling discharge tube made of a metal material having high thermal conductivity can be installed downstream of the laser medium gas flow direction, so that the laser medium gas can be efficiently cooled. And the laser output can be greatly improved.

【0047】また、前記レーザ媒質ガスの流通方向下流
側の流れを乱すことから、温度上昇したレーザ媒質ガス
を混合することができ、当該ガスの冷却効率を大幅に向
上させることができるので、レーザ発振効率およびレー
ザ出力をさらに向上させることができる。
Further, since the flow of the laser medium gas on the downstream side in the flow direction is disturbed, the laser medium gas whose temperature has increased can be mixed, and the cooling efficiency of the gas can be greatly improved. Oscillation efficiency and laser output can be further improved.

【0048】本発明によるレーザ発振装置は、レーザ媒
質ガスを送給される放電管と、電界を形成することによ
り前記放電管内の前記レーザ媒質ガスを励起してレーザ
光を発振させる励起手段とを備えてなるレーザ発振装置
であって、前記励起手段を前記放電管の前記レーザ媒質
ガスの流通方向上流側に設ける一方、金属製の冷却放電
管を前記放電管の前記レーザ媒質ガスの送給方向下流側
に同軸をなして連結すると共に、前記レーザ媒質ガスを
冷却する冷却手段を前記冷却放電管に設けたことから、
レーザ媒質ガスの放電励起が当該ガスの流通方向上流側
で集中して行われるようになり、レーザ媒質ガスの放電
励起に際しての電力を必要最小限に抑えることができる
と共に、直流放電方式や高周波放電方式などのように高
電圧電極や高電流コイルを放電管に設置する場合であっ
ても、当該設置がレーザ媒質ガスの流通方向上流側のみ
で済み、レーザ媒質ガスの流通方向下流側で絶縁性を特
に考慮する必要がなくなり、高熱伝導性を有する金属材
料からなる冷却放電管の当該ガスの流通方向下流側への
設置が可能となり、レーザ媒質ガスを効率よく冷却する
ことができるようになるので、レーザ発振効率およびレ
ーザ出力を大幅に向上させることができる。
The laser oscillation device according to the present invention comprises a discharge tube to which a laser medium gas is supplied and excitation means for generating an electric field to excite the laser medium gas in the discharge tube to oscillate laser light. A laser oscillation device provided, wherein the excitation means is provided upstream of the discharge tube in the flow direction of the laser medium gas, and a metal cooling discharge tube is provided in a direction in which the laser medium gas is supplied to the discharge tube. Coaxially connected to the downstream side, and the cooling means for cooling the laser medium gas is provided in the cooling discharge tube,
The discharge excitation of the laser medium gas is concentrated on the upstream side in the flow direction of the gas, so that the power required for the excitation of the discharge of the laser medium gas can be suppressed to the minimum necessary. Even when a high-voltage electrode or high-current coil is installed in the discharge tube as in the method, the installation only needs to be performed on the upstream side in the flow direction of the laser medium gas, and the insulation is performed on the downstream side in the flow direction of the laser medium gas. It is not necessary to take into account particularly, and it is possible to install a cooling discharge tube made of a metal material having high thermal conductivity on the downstream side in the flow direction of the gas, and it is possible to efficiently cool the laser medium gas. In addition, laser oscillation efficiency and laser output can be greatly improved.

【0049】また、前記レーザ媒質ガスの流れを乱す乱
流化手段を前記冷却放電管の内部に設けたことから、温
度上昇したレーザ媒質ガスを混合することができ、当該
ガスの冷却効率を大幅に向上させることができるので、
レーザ発振効率およびレーザ出力をさらに向上させるこ
とができる。
Further, since the turbulence generating means for disturbing the flow of the laser medium gas is provided inside the cooling discharge tube, the laser medium gas whose temperature has increased can be mixed, and the cooling efficiency of the gas can be greatly increased. Can be improved
Laser oscillation efficiency and laser output can be further improved.

【0050】また、前記冷却手段が前記冷却放電管の外
周面に設けられて冷却水を流通させる冷却水流通手段で
あれば、レーザ媒質ガスを効率よく冷却することがで
き、レーザ発振効率およびレーザ出力を大幅に向上させ
ることができる。
Further, if the cooling means is provided on the outer peripheral surface of the cooling discharge tube and is a cooling water flowing means for flowing cooling water, the laser medium gas can be cooled efficiently, and the laser oscillation efficiency and laser The output can be greatly improved.

【0051】また、前記冷却手段が前記冷却放電管の内
周面に設けられて冷却水を流通させる冷却水流通手段で
あれば、レーザ媒質ガスをさらに効率よく冷却すること
ができ、レーザ発振効率およびレーザ出力をさらに向上
させることができる。
Further, if the cooling means is provided on the inner peripheral surface of the cooling discharge tube and allows cooling water to flow, the laser medium gas can be cooled more efficiently, and the laser oscillation efficiency can be improved. And the laser output can be further improved.

【0052】また、前記乱流化手段が前記冷却放電管の
内周面に同軸をなして設けられた環状をなすブロックリ
ングであれば、温度上昇したレーザ媒質ガスを簡単に混
合することができ、当該ガスの冷却効率を容易に向上さ
せることができる。
Further, if the turbulence generating means is an annular block ring provided coaxially with the inner peripheral surface of the cooling discharge tube, the laser medium gas whose temperature has increased can be easily mixed. In addition, the cooling efficiency of the gas can be easily improved.

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

【図1】本発明によるレーザ発振装置の第一番目の実施
の形態の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a laser oscillation device according to the present invention.

【図2】本発明によるレーザ発振装置の第二番目の実施
の形態の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the laser oscillation device according to the present invention.

【図3】本発明によるレーザ発振装置の第三番目の実施
の形態の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the laser oscillation device according to the present invention.

【図4】従来のレーザ発振装置の一例の概略構成図であ
る。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an example of a conventional laser oscillation device.

【符号の説明】 1 レーザ媒質ガス 2 レーザ光 11 放電管 12 全反射ミラー 13 出力ミラー 14 入口管 15 出口管 16 空胴共振器 17 導波管 18 発振器 19 冷却放電管 19a ウォータジャケット 29a 冷却コイル 39a ブロックリングDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser medium gas 2 Laser light 11 Discharge tube 12 Total reflection mirror 13 Output mirror 14 Inlet tube 15 Outlet tube 16 Cavity resonator 17 Waveguide 18 Oscillator 19 Cooling discharge tube 19a Water jacket 29a Cooling coil 39a Block ring

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ媒質ガスを電界により励起してレ
ーザ光を発振させるレーザ発振方法であって、前記レー
ザ媒質ガスの流通方向上流側に電界を形成して当該レー
ザ媒質ガスの励起を当該流通方向上流側で行う一方、当
該レーザ媒質ガスの流通方向下流側で当該レーザ媒質ガ
スを冷却することを特徴とするレーザ発振方法。
1. A laser oscillation method in which a laser medium gas is excited by an electric field to oscillate laser light, wherein an electric field is formed on an upstream side in a flow direction of the laser medium gas to excite the laser medium gas. A laser oscillation method characterized in that the laser medium gas is cooled on the downstream side in the flow direction of the laser medium gas while being performed on the upstream side in the direction.
【請求項2】 請求項1に記載のレーザ発振方法におい
て、前記レーザ媒質ガスの流通方向下流側の流れを乱す
ことを特徴とするレーザ発振方法。
2. The laser oscillation method according to claim 1, wherein a flow of the laser medium gas in a flow direction downstream is disturbed.
【請求項3】 レーザ媒質ガスを送給される放電管と、
電界を形成することにより前記放電管内の前記レーザ媒
質ガスを励起してレーザ光を発振させる励起手段とを備
えてなるレーザ発振装置であって、前記励起手段を前記
放電管の前記レーザ媒質ガスの流通方向上流側に設ける
一方、金属製の冷却放電管を前記放電管の前記レーザ媒
質ガスの送給方向下流側に同軸をなして連結すると共
に、前記レーザ媒質ガスを冷却する冷却手段を前記冷却
放電管に設けたことを特徴とするレーザ発振装置。
3. A discharge tube supplied with a laser medium gas,
An excitation means for exciting the laser medium gas in the discharge tube by forming an electric field to oscillate a laser beam, wherein the excitation means is provided for the laser medium gas in the discharge tube. A cooling discharge tube made of metal is coaxially connected to a downstream side of the discharge tube in a direction in which the laser medium gas is supplied, and a cooling means for cooling the laser medium gas is provided on the upstream side in the flow direction. A laser oscillation device provided in a discharge tube.
【請求項4】 請求項3に記載のレーザ発振装置におい
て、前記レーザ媒質ガスの流れを乱す乱流化手段を前記
冷却放電管の内部に設けたことを特徴とするレーザ発振
装置。
4. The laser oscillation device according to claim 3, wherein turbulence generating means for disturbing the flow of the laser medium gas is provided inside the cooling discharge tube.
【請求項5】 請求項3に記載のレーザ発振装置におい
て、前記冷却手段が前記冷却放電管の外周面に設けら
れ、冷却水を流通させる冷却水流通手段であることを特
徴とするレーザ発振装置。
5. The laser oscillation device according to claim 3, wherein said cooling means is a cooling water distribution means provided on an outer peripheral surface of said cooling discharge tube for flowing cooling water. .
【請求項6】 請求項3に記載のレーザ発振装置におい
て、前記冷却手段が前記冷却放電管の内周面に設けら
れ、冷却水を流通させる冷却水流通手段であることを特
徴とするレーザ発振装置。
6. The laser oscillation device according to claim 3, wherein said cooling means is provided on an inner peripheral surface of said cooling discharge tube, and is a cooling water flowing means for flowing cooling water. apparatus.
【請求項7】 請求項4に記載のレーザ発振装置におい
て、前記乱流化手段が前記冷却放電管の内周面に同軸を
なして設けられた環状をなすブロックリングであること
を特徴とするレーザ発振装置。
7. The laser oscillation device according to claim 4, wherein said turbulence generating means is an annular block ring provided coaxially on an inner peripheral surface of said cooling discharge tube. Laser oscillation device.
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