JPS5846687A - ガス循環型レ−ザ - Google Patents
ガス循環型レ−ザInfo
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- JPS5846687A JPS5846687A JP14567881A JP14567881A JPS5846687A JP S5846687 A JPS5846687 A JP S5846687A JP 14567881 A JP14567881 A JP 14567881A JP 14567881 A JP14567881 A JP 14567881A JP S5846687 A JPS5846687 A JP S5846687A
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- 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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
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- Electromagnetism (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
こめ発明は、無声放電を補助放電としたガス循環型レー
ザ装置に関し、特に平均出力が高くかつ繰り返しが比較
的高速のパルスレーザ発振装置に関する。
ザ装置に関し、特に平均出力が高くかつ繰り返しが比較
的高速のパルスレーザ発振装置に関する。
従来この種レーザの代表的な例として、光軸。
放電、ガス流の各方向が互いに＃１ぼ垂直な構成の、い
わゆる３軸直交型の００２レーザがあった。
わゆる３軸直交型の００２レーザがあった。
第１図は従来の装置の縦断面図、第２図はそのｌ−１線
よりみた横断面図で、（１）は陽極、（２）は陰極、（
３）は絶縁性陰極基板、（４）はそれぞれの陰極に接続
された安定化抵抗、（５）はパルス放電を生成させるた
めの高圧パルス電源−ｓ （６）はレーザガスの向きを
示す矢印、（７）は放電励起媒質。
よりみた横断面図で、（１）は陽極、（２）は陰極、（
３）は絶縁性陰極基板、（４）はそれぞれの陰極に接続
された安定化抵抗、（５）はパルス放電を生成させるた
めの高圧パルス電源−ｓ （６）はレーザガスの向きを
示す矢印、（７）は放電励起媒質。
（８）は全反射ミラー、（９）は部分反射ミラー、＠・
はレーザ光軸、ａｆＪはレーザビームを示す。
はレーザ光軸、ａｆＪはレーザビームを示す。
以上のような構成を有するレーザ発振器の動作について
説明する。陽極（１）と多数の陰極（２）との間隙に、
００２ 、１２ 、 Ｈｅより成るレーザガスを矢印
（６）の向きに流しながら、高圧パルス電源（５）によ
り安定化抵抗（４）を介して陽極（１）と陰極（２）と
の間に高電圧を印加すると、それらの間にパルス放電が
生成される。このパルス放電により形成される放電励起
媒質（７）を挾み、全反射ミラー（８）と適切な反射率
の部分反射ミラー（９）とをし−ザ光軸鱒上に対向して
配置させると、パルスレーザ発振が生じ１部分反射ミラ
ー（９）からパルス化されたレーザビーム６Ｄが出射す
る。通常のレーザ動作条件では、第３図（ａ） Ｋ示し
たように、゛高圧パルス電源（５）による印加電圧の時
間変化に相応して、第３図（ｂ）に示すようなパルスの
レーザ出力が得られる。ここで述べているパルスレーザ
出力とは、繰り返し周波数が１０Ｈｇ−１０ＫＨｇ、ま
たパルスのデユティファクタがＯ，’２−０．８のもの
でありｉかつパルスの波高値が１．００ｖ−ｔｏｘｗで
規定される。すなわちレーザ加工機として必要とされる
性能を有するものである。
説明する。陽極（１）と多数の陰極（２）との間隙に、
００２ 、１２ 、 Ｈｅより成るレーザガスを矢印
（６）の向きに流しながら、高圧パルス電源（５）によ
り安定化抵抗（４）を介して陽極（１）と陰極（２）と
の間に高電圧を印加すると、それらの間にパルス放電が
生成される。このパルス放電により形成される放電励起
媒質（７）を挾み、全反射ミラー（８）と適切な反射率
の部分反射ミラー（９）とをし−ザ光軸鱒上に対向して
配置させると、パルスレーザ発振が生じ１部分反射ミラ
ー（９）からパルス化されたレーザビーム６Ｄが出射す
る。通常のレーザ動作条件では、第３図（ａ） Ｋ示し
たように、゛高圧パルス電源（５）による印加電圧の時
間変化に相応して、第３図（ｂ）に示すようなパルスの
レーザ出力が得られる。ここで述べているパルスレーザ
出力とは、繰り返し周波数が１０Ｈｇ−１０ＫＨｇ、ま
たパルスのデユティファクタがＯ，’２−０．８のもの
でありｉかつパルスの波高値が１．００ｖ−ｔｏｘｗで
規定される。すなわちレーザ加工機として必要とされる
性能を有するものである。
ここで、パルス放電の特性について詳述するために第４
図に典型的な放電特性を示す。上記従来例で述べたパル
ス放電は通常のグロー放電であり、その放電電圧−陰極
１本あたシの放電電流の関係は、第４図中に特性曲線Ａ
で示したように、大部分の電流域にお′いて、放電電圧
が一定となる。ただし、１１ｔ流の極めて小さい領域。
図に典型的な放電特性を示す。上記従来例で述べたパル
ス放電は通常のグロー放電であり、その放電電圧−陰極
１本あたシの放電電流の関係は、第４図中に特性曲線Ａ
で示したように、大部分の電流域にお′いて、放電電圧
が一定となる。ただし、１１ｔ流の極めて小さい領域。
つまり放電破壊からグロー放電賃移行する領域電圧パル
スの波高値がＶＢの場合の電圧の垂下特性Ｂも第４図に
示している。この特性Ｂの傾きは安定化抵抗（４）の値
によシ決定されるものであり、この図ではその抵抗値が
３０にΩの場合が示されている。この直線と放電電圧の
交点が第４図に示しているように放電の動作点Ｃとなる
。
スの波高値がＶＢの場合の電圧の垂下特性Ｂも第４図に
示している。この特性Ｂの傾きは安定化抵抗（４）の値
によシ決定されるものであり、この図ではその抵抗値が
３０にΩの場合が示されている。この直線と放電電圧の
交点が第４図に示しているように放電の動作点Ｃとなる
。
この引用例では、印加電圧が増大して放電破壊電圧１．
９ Ｋ Ｖに達すると放電電流が流れ初め、２３ＫＶ
（＝Ｖ１３）で動准電流３３ｍＡとなる。
９ Ｋ Ｖに達すると放電電流が流れ初め、２３ＫＶ
（＝Ｖ１３）で動准電流３３ｍＡとなる。
しかしながら、実際には各々の陰極による放電破壊電圧
のバラツキが大きいので、印加電圧がＶＢに達した場合
においても、放電が生じていない陰極が相当数ある。ま
た、放電が生じている陰極においても放電電流のバラツ
キが相当大きくなる。つまり、パルス放電においては。
のバラツキが大きいので、印加電圧がＶＢに達した場合
においても、放電が生じていない陰極が相当数ある。ま
た、放電が生じている陰極においても放電電流のバラツ
キが相当大きくなる。つまり、パルス放電においては。
その放電電流が各々の陰極に均等に分布されに＜＜１局
在化した放電となる。放電が局在化すると局所的にガス
温度ｉ増大するので、大出力のパルスレーザ出力が得ら
れない。同時に、放電電流を均等化させるためＫは、安
定化抵抗（４）の値を′増大させねばならず、その場合
にはその抵抗における電力損失が放電電力の数倍に達す
るので、効率の高いレーザ発振器が得られない。
在化した放電となる。放電が局在化すると局所的にガス
温度ｉ増大するので、大出力のパルスレーザ出力が得ら
れない。同時に、放電電流を均等化させるためＫは、安
定化抵抗（４）の値を′増大させねばならず、その場合
にはその抵抗における電力損失が放電電力の数倍に達す
るので、効率の高いレーザ発振器が得られない。
従来のレーザ装置では以上のようにパルス放電を各々の
分割陰極に均等に分布させえず、放電の局在化によるガ
ス温度上昇により、レーザ出力の上限が大幅に制限され
る。同時にパルスごとに、放電の局在化の様子が異なる
ので、出力のパルス波高値にバラツキが発生する欠点が
ある。また、放電均質化のために、抵抗値の太き番い安
定化抵抗を使用せねばならず、高効率なレーザ発振器が
得られないなどの欠点があった。
分割陰極に均等に分布させえず、放電の局在化によるガ
ス温度上昇により、レーザ出力の上限が大幅に制限され
る。同時にパルスごとに、放電の局在化の様子が異なる
ので、出力のパルス波高値にバラツキが発生する欠点が
ある。また、放電均質化のために、抵抗値の太き番い安
定化抵抗を使用せねばならず、高効率なレーザ発振器が
得られないなどの欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、陽極と陰極とで定まる主放電ギャ
ップの、ガス流に対して上流側に誘電体電極を配設し、
この電極と陰極または陽極との間に補助放電としての交
流放電。
めになされたもので、陽極と陰極とで定まる主放電ギャ
ップの、ガス流に対して上流側に誘電体電極を配設し、
この電極と陰極または陽極との間に補助放電としての交
流放電。
いわゆる無声放電を生成させることにょシ、パルス放電
電力を各々の分割陰極に均等に分布させるようにしたも
のである。
電力を各々の分割陰極に均等に分布させるようにしたも
のである。
第５図は、この発明の一実施例の縦断面図。
第６図はそのＶＩ−ＶＩ線よりみた横断面図であり。
α湯は誘電体電極、 （１２ａ）は導体、 （１２ｂ
）はガラスなどの誘電体皮覆、ａｓＦｉ高周波高圧！源
、（４υは安定化抵抗を示す。
）はガラスなどの誘電体皮覆、ａｓＦｉ高周波高圧！源
、（４υは安定化抵抗を示す。
陽極（１）と陰極（２）とで定まる主放電ギャップの上
流側に設置された誘電体電極ａりに電源αｌにより高周
波高電圧を印加すると、誘電体電極ａつと陽極（１，１
また嬬陰極（２）の間に、無声放電（以下。
流側に設置された誘電体電極ａりに電源αｌにより高周
波高電圧を印加すると、誘電体電極ａつと陽極（１，１
また嬬陰極（２）の間に、無声放電（以下。
８Ｄと略称する）が生成される。無声放電は。
（ｃａｐａｃｉｔｉｔｅ ｂａｌｌａｓｔ ｅｆｆｅｃ
ｔ ）として知られている放電の本質的な均質化作用に
ょシ、レーザ光軸ａ嗜方向に均質に広がったものとなる
。この無声放電により一様電離されたレーザガスが常時
、主放電ギャップ部に流入している状況下で、主放電パ
ルスを生成させると、主放電扛各々の分割陰極（２）に
全く均等に分布される。
ｔ ）として知られている放電の本質的な均質化作用に
ょシ、レーザ光軸ａ嗜方向に均質に広がったものとなる
。この無声放電により一様電離されたレーザガスが常時
、主放電ギャップ部に流入している状況下で、主放電パ
ルスを生成させると、主放電扛各々の分割陰極（２）に
全く均等に分布される。
、第７図は従来のグロー放電と８Ｄ補助グロー放電との
差異について説明するための図で２図中Ｇはグロー放電
特性、ＳＤＧ 祉ＳＤ補助グロー放電特性を示す、−特
徴的な差異は２つある。
差異について説明するための図で２図中Ｇはグロー放電
特性、ＳＤＧ 祉ＳＤ補助グロー放電特性を示す、−特
徴的な差異は２つある。
１つは、放電開始領域における電圧−電流特性が全くこ
となることである。８Ｄ補助グロー放電の場合、放電破
壊現象が全く認められず、その特性はいわゆるオーミン
クなものである。他の１つは、ＳＤ補助を付加すると放
電々圧が低下することである。
となることである。８Ｄ補助グロー放電の場合、放電破
壊現象が全く認められず、その特性はいわゆるオーミン
クなものである。他の１つは、ＳＤ補助を付加すると放
電々圧が低下することである。
以上の説明によｐ、ＳＤ補助グロー放電においては、い
わゆる放電破壊が生じることなく。
わゆる放電破壊が生じることなく。
なめ”らかに主放電々力を増加させうる。このＳＤの予
備電離効果によシ、放電が局在化することなく常に各々
の分割陰極に均等に分布する。
備電離効果によシ、放電が局在化することなく常に各々
の分割陰極に均等に分布する。
またこの予備電離による放電の均質化作用により安定化
抵抗（４１）の値は従来の場合のＴ以下、に低減できる
ことが判明している。
抵抗（４１）の値は従来の場合のＴ以下、に低減できる
ことが判明している。
５Ｄｊ４助グロー放電励起のパルスレーザ動作の様子を
第８図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）に示す。また、
その放電動作の様子を第９図に示す。図中、特性ムは放
電特性、特性Ｂは印加電圧の垂下特性、Ｃは動作点であ
る。８Ｄ用電圧（周波数：０．１ −１００ＫＨｇ）は
常時印加させておき、主放電のみパルス化した電圧を印
加させると、波高値が一定のパルスレーザ出力が得られ
る様子が判る。
第８図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）に示す。また、
その放電動作の様子を第９図に示す。図中、特性ムは放
電特性、特性Ｂは印加電圧の垂下特性、Ｃは動作点であ
る。８Ｄ用電圧（周波数：０．１ −１００ＫＨｇ）は
常時印加させておき、主放電のみパルス化した電圧を印
加させると、波高値が一定のパルスレーザ出力が得られ
る様子が判る。
また、第μ図から抵抗値が小さい安定化抵抗（４）が使
えるので、低い電源電圧（ＶＢ）で動作できることが判
る。
えるので、低い電源電圧（ＶＢ）で動作できることが判
る。
なお、上記実施例では、陰極分割型の主放電々極の場合
について述べたが、陽極分割型のものの場合、もしくは
陽極、陰極とも一体ものの場合であっても、上記実施例
と同様の効果が得られる。
について述べたが、陽極分割型のものの場合、もしくは
陽極、陰極とも一体ものの場合であっても、上記実施例
と同様の効果が得られる。
また、上記実施例では、光軸、主放電、ガス流の各方向
が互いにほぼ垂直な構成の、いわゆる３軸直交型のレー
ザについて述べたが、主放電とガス流の方向がほぼ同一
で光軸がその方向に＃１ぼ垂直な構成の、いわゆる２軸
直交型のレーザであってもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。
が互いにほぼ垂直な構成の、いわゆる３軸直交型のレー
ザについて述べたが、主放電とガス流の方向がほぼ同一
で光軸がその方向に＃１ぼ垂直な構成の、いわゆる２軸
直交型のレーザであってもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。
この発明は、レーザ光軸の方向に対しほぼ垂直方向にレ
ーザガスが流れるように循環させ。
ーザガスが流れるように循環させ。
当該レーザガス流を挾むように配設された陽極と陰極間
にパルス状の直流電圧を印加してノ（ルス状のグロー放
電を生成させて）（ルス状のレーザを発生させるように
構成されたものにおいて。
にパルス状の直流電圧を印加してノ（ルス状のグロー放
電を生成させて）（ルス状のレーザを発生させるように
構成されたものにおいて。
上記グロー放電が生成される領域の上流側に配設された
誘電体電極と、この誘電体電極と上記陽極または陰極と
の間に交流高電圧を印加して無声放電を生成させる交流
電源とを備えたことを特徴とするもので、パルス発振レ
ーザの励起源として無声放電補助グロー放電を採用した
ことにより、大出力で、パルス波高値が一定の。
誘電体電極と、この誘電体電極と上記陽極または陰極と
の間に交流高電圧を印加して無声放電を生成させる交流
電源とを備えたことを特徴とするもので、パルス発振レ
ーザの励起源として無声放電補助グロー放電を採用した
ことにより、大出力で、パルス波高値が一定の。
かつ効率の高いレーザ装置が得られる効果がある。
第１図は従来のレーザ装置を示す縦断面図。
第２図社第１図ト」線よりみた横断面図、第３図は従来
のレーザ動作の時間変化を示す図。 第４図は従来の放電動作特性を示す図、第５図はこの発
明の一実施例の縦断面図、第６図は第５図Ｖｌ−Ｖｌ線
よりみた横断面図、第７図はグロー放電と８Ｄ補助グロ
ー放電の差異を示す特性図、第８図（ａ） 、 （ｂ）
、 （Ｃ）はこの発明によるレーザ動作の時間変化を
示す図、第Ｓ図はこの発明の一実施例の放電動作特性を
示す図である。 図において、（１）は陽極、（２）は陰極、（３）は絶
縁性陰極基板、（４）は安定化抵抗、（５）は高圧パル
ス電源、（６）はガス流の向きを示す矢印、（７）は放
電励起媒質、（８）は全反射ミラー、（９）は部分反射
ミラー、 ａＳはレーザ光軸、（１１）はレーザビーム
、α邊は誘電体電極、Ｈは高周波高圧電源である。 なお１図中、同一符号はそれぞれ同一または相当部分を
示す。 代理人 葛 野 信 −（外１名） 第２図 第４図 隨掻１本あたりの放電、流幅Ａ） Ｗ！６図 ！ 第７図 ０ ２０ ４０ ６０ ８ｏ １００
隨巧１本あたりの放電ｚＬＬ（ｍＡ） 饋」か１本あたりのカダ電改〕丸（ｍＡ）、第８図
のレーザ動作の時間変化を示す図。 第４図は従来の放電動作特性を示す図、第５図はこの発
明の一実施例の縦断面図、第６図は第５図Ｖｌ−Ｖｌ線
よりみた横断面図、第７図はグロー放電と８Ｄ補助グロ
ー放電の差異を示す特性図、第８図（ａ） 、 （ｂ）
、 （Ｃ）はこの発明によるレーザ動作の時間変化を
示す図、第Ｓ図はこの発明の一実施例の放電動作特性を
示す図である。 図において、（１）は陽極、（２）は陰極、（３）は絶
縁性陰極基板、（４）は安定化抵抗、（５）は高圧パル
ス電源、（６）はガス流の向きを示す矢印、（７）は放
電励起媒質、（８）は全反射ミラー、（９）は部分反射
ミラー、 ａＳはレーザ光軸、（１１）はレーザビーム
、α邊は誘電体電極、Ｈは高周波高圧電源である。 なお１図中、同一符号はそれぞれ同一または相当部分を
示す。 代理人 葛 野 信 −（外１名） 第２図 第４図 隨掻１本あたりの放電、流幅Ａ） Ｗ！６図 ！ 第７図 ０ ２０ ４０ ６０ ８ｏ １００
隨巧１本あたりの放電ｚＬＬ（ｍＡ） 饋」か１本あたりのカダ電改〕丸（ｍＡ）、第８図
Claims (1)
- （１） レーザ光軸の方向に対しほぼ垂直方向にレー
ザガスが流れるように循環させ、当該レーザガス流を挾
むように配設された陽極と陰極間にパルス状の直流電圧
を印加してパルス状のグロー放電を生成させてパルス状
のレーザを発生させるように構成されたものにおいて上
記グロー放電が生成される領域の上流側に配設された誘
電体電極と、この誘電体電極と上記陽極または陰極との
間に交流高電圧を印加して無声放電を生成させる交流電
源とを備えたことを特徴とするガス循環型レーザ０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14567881A JPS5846687A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガス循環型レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14567881A JPS5846687A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガス循環型レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5846687A true JPS5846687A (ja) | 1983-03-18 |
| JPS6339111B2 JPS6339111B2 (ja) | 1988-08-03 |
Family
ID=15390553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14567881A Granted JPS5846687A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガス循環型レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5846687A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4606035A (en) * | 1984-03-22 | 1986-08-12 | Agency Of Industrial Science And Technology | Lateral excitation type gas laser |
| JPS6254121A (ja) * | 1985-09-03 | 1987-03-09 | Toshiba Corp | 変位検出装置 |
| US5148438A (en) * | 1988-12-05 | 1992-09-15 | Quantametrics Inc. | Gas laser with discharge in two-dimensional waveguide |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02264000A (ja) * | 1989-04-04 | 1990-10-26 | Chem Yamamoto:Kk | 電解式金属表面処理装置用電極の被覆材 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5010090A (ja) * | 1973-05-23 | 1975-02-01 | ||
| JPS5340878A (en) * | 1976-09-27 | 1978-04-13 | Yazaki Corp | Wiring head |
| JPS5424591A (en) * | 1977-07-26 | 1979-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser unit |
| JPS5680190A (en) * | 1979-12-05 | 1981-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser device |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP14567881A patent/JPS5846687A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5010090A (ja) * | 1973-05-23 | 1975-02-01 | ||
| JPS5340878A (en) * | 1976-09-27 | 1978-04-13 | Yazaki Corp | Wiring head |
| JPS5424591A (en) * | 1977-07-26 | 1979-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser unit |
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| JPS6254121A (ja) * | 1985-09-03 | 1987-03-09 | Toshiba Corp | 変位検出装置 |
| US5148438A (en) * | 1988-12-05 | 1992-09-15 | Quantametrics Inc. | Gas laser with discharge in two-dimensional waveguide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6339111B2 (ja) | 1988-08-03 |
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