JPS5840351B2 - 縦流 炭酸ガスレ−ザ−発振器 - Google Patents
縦流 炭酸ガスレ−ザ−発振器Info
- Publication number
- JPS5840351B2 JPS5840351B2 JP18081A JP18081A JPS5840351B2 JP S5840351 B2 JPS5840351 B2 JP S5840351B2 JP 18081 A JP18081 A JP 18081A JP 18081 A JP18081 A JP 18081A JP S5840351 B2 JPS5840351 B2 JP S5840351B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- tube
- discharge
- anode electrode
- carbon dioxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は続流炭酸ガスレーザー発振器に関し、高速で循
環するレーザーガスが共振器内の放電領域を通過する際
に、乱流を発生させ安定した放電を得ることを目的とす
る。
環するレーザーガスが共振器内の放電領域を通過する際
に、乱流を発生させ安定した放電を得ることを目的とす
る。
第１図は従来のレーザー発振器を示す概略図である。
図において、ガス給入部１１から入ってきたレーザーガ
スは間隙１２から共振器内の放電領域１３に入り、ピン
状の陽極電極１４と円筒状陰極電極１５間で放電を起し
ガス排出部１６から共振器外へと出ていく。
スは間隙１２から共振器内の放電領域１３に入り、ピン
状の陽極電極１４と円筒状陰極電極１５間で放電を起し
ガス排出部１６から共振器外へと出ていく。
この構成では、ガス給入部１１と間隙１２によってガス
流に乱流を発生させ放電の安定化をはかったものである
が、陽極電極１４はピン状であり、更に共振器外に存在
するため、陽極電極１４と陰極電極１５間の放電で、レ
ーザー発振に寄与しない無効な領域が存在する。
流に乱流を発生させ放電の安定化をはかったものである
が、陽極電極１４はピン状であり、更に共振器外に存在
するため、陽極電極１４と陰極電極１５間の放電で、レ
ーザー発振に寄与しない無効な領域が存在する。
すなわち、この構成では、陽極電極１４がピン状である
ため、陰極電極１５付近でレーザー管１７内いっばいに
広がっていたグロー放電は、高速で循環するレーザーガ
スによって吹き飛ばされることとあいまって、ピン状の
陽極電極１４に近づくにつれて細くなっていき、第１図
に点線で示したようになる。
ため、陰極電極１５付近でレーザー管１７内いっばいに
広がっていたグロー放電は、高速で循環するレーザーガ
スによって吹き飛ばされることとあいまって、ピン状の
陽極電極１４に近づくにつれて細くなっていき、第１図
に点線で示したようになる。
レーザー出力の増大化を図るには放電体積を増やすとい
うことが一つの大きな要因となるのであるが、ピン状の
陽極電極１４を用いることによって、レーザー管内に放
電しない領域が生ずるとその分だけ出力の低下はまぬが
れ得ない。
うことが一つの大きな要因となるのであるが、ピン状の
陽極電極１４を用いることによって、レーザー管内に放
電しない領域が生ずるとその分だけ出力の低下はまぬが
れ得ない。
本発明は陽極電極として円筒電極を用いて、レーザーガ
スの共振器への給入部を二重管構造とすることにより上
記した電極間での無効放電領域を無くしたものであり、
円筒電極とレーザーガス給入部の二重管の中管との距離
を最適に選ぶことにより、発振効率及び単位放電長当り
のレーザー出力を増大させることができる。
スの共振器への給入部を二重管構造とすることにより上
記した電極間での無効放電領域を無くしたものであり、
円筒電極とレーザーガス給入部の二重管の中管との距離
を最適に選ぶことにより、発振効率及び単位放電長当り
のレーザー出力を増大させることができる。
第２図は本発明の続流炭酸ガスレーザー発振器の共振器
部の構成の概略を示したものである。
部の構成の概略を示したものである。
丁字形のガラス管２１によって導かれたレーザーガスは
二重管構造の内径５５朋の中管２２に衝突して、乱流を
発生し、中管２２の外側に沿って流れ、内径７０ｍｍの
円筒状の陽極電極２３を通過して内径７５ｍｍ、長さ５
００關のレーザー管２４に入っていく。
二重管構造の内径５５朋の中管２２に衝突して、乱流を
発生し、中管２２の外側に沿って流れ、内径７０ｍｍの
円筒状の陽極電極２３を通過して内径７５ｍｍ、長さ５
００關のレーザー管２４に入っていく。
一般に円筒形の管にガスを流した場合、中心部分の速度
が速く、管壁に近づくにつれて遅くなるという速度分布
となるが、このような速度分布を持つレーザーガスがレ
ーザー管に入っていったのでは、円筒形の陽極電極２３
でのグロー放電は一箇所にかたよってしまい、従って、
レーザー管の中での放電領域にレーザー発振に寄与しな
い無効な部分が生ずる。
が速く、管壁に近づくにつれて遅くなるという速度分布
となるが、このような速度分布を持つレーザーガスがレ
ーザー管に入っていったのでは、円筒形の陽極電極２３
でのグロー放電は一箇所にかたよってしまい、従って、
レーザー管の中での放電領域にレーザー発振に寄与しな
い無効な部分が生ずる。
レーザーガスの給入部の丁字形のガラス管２１に中管２
２を入れることによって、レーザー管に入る前のレーザ
ーガスの速度分布を管壁で速くしておくことによって、
レーザー管に入った時には一様な速度分布になり、従っ
て、レーザー管でのグロー放電は、レーザー管２４の内
側までまんべんなく広がる。
２を入れることによって、レーザー管に入る前のレーザ
ーガスの速度分布を管壁で速くしておくことによって、
レーザー管に入った時には一様な速度分布になり、従っ
て、レーザー管でのグロー放電は、レーザー管２４の内
側までまんべんなく広がる。
放電の終ったレーザーガスはすみやかに排出部２６より
共振器外へ取り去られる。
共振器外へ取り去られる。
第２図は左右対称の構造になっているが、左右対称でな
い構造についても全く同じ考え方が適用される。
い構造についても全く同じ考え方が適用される。
またいずれか片側だけでも十分に機能する。
一般にレーザー出力Ｐはレーザ−ガスのパラメーターに
対して次式で与えられる。
対して次式で与えられる。
Ｐ＝ηｏαｏＩｓ■
ここで、η０はレーザー出力の堆り出し効率、α。
は不飽和利得、Ｉｓは飽和パラメーター、■は放電体積
である。
である。
従って、レーザー出力の増大化を図るためにはこれらの
パラメーターひとつひとつを大きくしていく工夫が必要
となる。
パラメーターひとつひとつを大きくしていく工夫が必要
となる。
ここでは、放電体積に着目して陽極電極２３を円筒状に
して共振器内に入れることによって全放電々力を有効に
励起に寄与させ、更に、レーザーガス給入部のＴ字管２
１に中管２２を入れ、中管２２と陽極電極２３との位置
関係を適蟲にすることによってレーザー管内で乱流を発
生させ放電体積を十分に広げることができるようにした
ものである。
して共振器内に入れることによって全放電々力を有効に
励起に寄与させ、更に、レーザーガス給入部のＴ字管２
１に中管２２を入れ、中管２２と陽極電極２３との位置
関係を適蟲にすることによってレーザー管内で乱流を発
生させ放電体積を十分に広げることができるようにした
ものである。
全反射鏡２７と部分反射鏡２８の間で共振したレーザー
光は、部分反射鏡２８を通って外に取り出される。
光は、部分反射鏡２８を通って外に取り出される。
第３図は本発明の実施例におけるガス供給系を示す系統
図である。
図である。
レーザーガスを高速で循環するためのメカニカルブース
ター３１から送り出されたレーザーガスは熱交換器３２
によって圧縮熱を取られて共振器３４に入っていく。
ター３１から送り出されたレーザーガスは熱交換器３２
によって圧縮熱を取られて共振器３４に入っていく。
共振器３４から出ていったレーザーガスは放電によって
上昇した温度を熱交換器３３によって冷却され、メカニ
カルブースター３１へと循環される。
上昇した温度を熱交換器３３によって冷却され、メカニ
カルブースター３１へと循環される。
第４図はレーザーガス給入部のＴ字管４１の内径５５關
の中管４２と、内径７０間の陽極電極４３の位置関係を
示したものである。
の中管４２と、内径７０間の陽極電極４３の位置関係を
示したものである。
ここで、中管４２と陽極電極４３の距離１に放電の安定
性が大きく依在し、中管４２が陽極電極４３よりも内径
７５間、長さ５００關のレーザー管４４の方へ出ると、
即ち１＜Ｏのとき安定した放電は得られず、従って出力
も低下する。
性が大きく依在し、中管４２が陽極電極４３よりも内径
７５間、長さ５００關のレーザー管４４の方へ出ると、
即ち１＜Ｏのとき安定した放電は得られず、従って出力
も低下する。
距離１が５間から１５ｍｍのとき最も安定した放電が得
られ、従って出力も最大となり、６２７Ｗが得られた。
られ、従って出力も最大となり、６２７Ｗが得られた。
距離１が５ｍｍ以下では、グロー放電の陽極点がレーザ
ーガスの流れの勢いによって吹き飛ばされ陽極点が陽極
電極に一様に分布せずにある特定の個所に固定されるた
め、放電がレーザー管の中で十分広がらなくなってしま
う。
ーガスの流れの勢いによって吹き飛ばされ陽極点が陽極
電極に一様に分布せずにある特定の個所に固定されるた
め、放電がレーザー管の中で十分広がらなくなってしま
う。
又、距離１が１５間を越えると中管４２と陽極電極４３
との距離が遠くなりすぎるため中管４２の効果がなくな
り陽極電極４３付近での流速分布は一様にならないため
陽極点が一個所に固定され、従って、放電がレーザー管
の中で十分広がらなくなりレーザーの出力の低下をきた
す。
との距離が遠くなりすぎるため中管４２の効果がなくな
り陽極電極４３付近での流速分布は一様にならないため
陽極点が一個所に固定され、従って、放電がレーザー管
の中で十分広がらなくなりレーザーの出力の低下をきた
す。
以上説明したように、本発明はレーザーガス給入部に中
管を挿入し、円筒状電極と組合せ、中管の端面が円筒状
電極を越えないように陽極電極と中管との位置関係を適
当にすることによって、放電を安定化することを特徴と
したものであり、レーザー出力を増大させることが可能
となる。
管を挿入し、円筒状電極と組合せ、中管の端面が円筒状
電極を越えないように陽極電極と中管との位置関係を適
当にすることによって、放電を安定化することを特徴と
したものであり、レーザー出力を増大させることが可能
となる。
第１図は従来のレーザー共振器の構成を示す概略図、第
２図は本発明の一実施例におけるレーザー共振器の構成
を示す概略図、・第３図は本発明の発振器全体の構成を
示す概略図、第４図は同レーザー共振器におけるレーザ
ーガス給入部のＴ字管の中管と陽極電極の位置関係を示
す図である。 １１・・・・・・レーザーガス給入部、１２・・・・・
・ノズル、１３・・・・・・放電領域、１４・・・・・
・ピン状陽極電極、１５・・・・・・円筒状陰極電極、
１６・・・・・・ガス排出部、２１・・・・・・レーザ
ーガス給入部、２２・・・・・・中管、２３・・・・・
・円筒状陽極電極、２４・・・・・・レーザー管、２５
・・・・・・円筒状陰極電極、２６・・・・・・ガス排
出部、３．１・・・・・・送風機、３２・・・・・・熱
交換器、３３・・・・・・熱交換器、３４・・・・・・
共振器、４１・・・・・・レーザーガス給入部、４２・
・・・・・中管、４３・・・−・・円筒状陽極電極、４
４・・・・・・レーザー管。
２図は本発明の一実施例におけるレーザー共振器の構成
を示す概略図、・第３図は本発明の発振器全体の構成を
示す概略図、第４図は同レーザー共振器におけるレーザ
ーガス給入部のＴ字管の中管と陽極電極の位置関係を示
す図である。 １１・・・・・・レーザーガス給入部、１２・・・・・
・ノズル、１３・・・・・・放電領域、１４・・・・・
・ピン状陽極電極、１５・・・・・・円筒状陰極電極、
１６・・・・・・ガス排出部、２１・・・・・・レーザ
ーガス給入部、２２・・・・・・中管、２３・・・・・
・円筒状陽極電極、２４・・・・・・レーザー管、２５
・・・・・・円筒状陰極電極、２６・・・・・・ガス排
出部、３．１・・・・・・送風機、３２・・・・・・熱
交換器、３３・・・・・・熱交換器、３４・・・・・・
共振器、４１・・・・・・レーザーガス給入部、４２・
・・・・・中管、４３・・・−・・円筒状陽極電極、４
４・・・・・・レーザー管。
Claims (1)
- １ レーザー管と、このレーザー管の一方に設けられた
ガス給入部と、前記レーザー管の他方に設けられたガス
排出部と、前記レーザー管内の、ガス給入部側に設けら
れた円筒状陽極電極と、ガス排出部側に設けられた円筒
状陰極電極とを有し、前記ガス給入部が、レーザー管に
Ｔ字状に接続されたガラス管と、レーザー管の内部に設
けられた中管とよりなり、前記中管の端面が円筒状陽極
電極を越えないように設けられたことを特徴とする続流
炭酸ガスレーザー発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18081A JPS5840351B2 (ja) | 1981-01-06 | 1981-01-06 | 縦流 炭酸ガスレ−ザ−発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18081A JPS5840351B2 (ja) | 1981-01-06 | 1981-01-06 | 縦流 炭酸ガスレ−ザ−発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57114297A JPS57114297A (en) | 1982-07-16 |
| JPS5840351B2 true JPS5840351B2 (ja) | 1983-09-05 |
Family
ID=11466800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18081A Expired JPS5840351B2 (ja) | 1981-01-06 | 1981-01-06 | 縦流 炭酸ガスレ−ザ−発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5840351B2 (ja) |
-
1981
- 1981-01-06 JP JP18081A patent/JPS5840351B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57114297A (en) | 1982-07-16 |
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