JPS5848487A - ガスレ−ザ発振器 - Google Patents
ガスレ−ザ発振器Info
- Publication number
- JPS5848487A JPS5848487A JP14568281A JP14568281A JPS5848487A JP S5848487 A JPS5848487 A JP S5848487A JP 14568281 A JP14568281 A JP 14568281A JP 14568281 A JP14568281 A JP 14568281A JP S5848487 A JPS5848487 A JP S5848487A
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- JP
- Japan
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- discharge
- cathode
- optical axis
- gas flow
- laser
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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
- H01S3/09713—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
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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】
この発ＢＡはガスレーザ発振器に関し、特にその陰極の
構造に関するものである。
構造に関するものである。
第１図は従来のこの種のものとして代表的な光軸、放電
、ガス流の各方向が互−に直交する。−わゆる三軸直交
型の００２レ一ザ発振器の電部の構成を示す縦断面図、
第２図は第１図１−１線よりみた横断面図で、（１）は
陽極。
、ガス流の各方向が互−に直交する。−わゆる三軸直交
型の００２レ一ザ発振器の電部の構成を示す縦断面図、
第２図は第１図１−１線よりみた横断面図で、（１）は
陽極。
（２）は陰極、 ＋３１ｒ！陰極基板、（４）は安定化
抵抗。
抵抗。
（５）は直流高圧電源、（６）は霞電体電極、（７）は
給電線、１８１は鍔電体電１ｉ１６１Ｆ’３を流れて冷
却する脱イオン水、（９；は交流高圧電源、叫は放電励
起部、α１１はレーザガス、 ａ’ａｒｉ全反射鏡、α
３は部分反射鏡、■はレーザビームである。
給電線、１８１は鍔電体電１ｉ１６１Ｆ’３を流れて冷
却する脱イオン水、（９；は交流高圧電源、叫は放電励
起部、α１１はレーザガス、 ａ’ａｒｉ全反射鏡、α
３は部分反射鏡、■はレーザビームである。
次に動作につ−で説明する。
＠極１１３と多数の陰極（２）との間に、 ＣＯｘ、
Ｎｚ。
Ｎｚ。
Ｈｅから成るレーザガス１１１１ヲ矢印方向に流しなが
ら、陰極１２１の上流側に配したー電体電極（６）に、
交流高圧電源（９）の交流高電圧を印加すると、酵電体
電極（６）と陰極１２）、および誘電体電極（６）と無
声放電が生成される。ここで直傭高圧電源（５）の直流
高電圧を安定化抵抗（４）ヲ介して印加すると、無声放
電の予備電離作用により陽極（１）と陰極（２）の間に
均質で安定なグロー放電が生成される。この放電により
形成された放電励起部αＧＶＣは、レーザガス旧）の中
の特定の振動準位間に反転分布が形成される。放電励起
部１１（ｌ挾み対向して配置された全反射鏡■と部分反
射鏡（９）から成る光共振器により、レーザ発振が生じ
。
ら、陰極１２１の上流側に配したー電体電極（６）に、
交流高圧電源（９）の交流高電圧を印加すると、酵電体
電極（６）と陰極１２）、および誘電体電極（６）と無
声放電が生成される。ここで直傭高圧電源（５）の直流
高電圧を安定化抵抗（４）ヲ介して印加すると、無声放
電の予備電離作用により陽極（１）と陰極（２）の間に
均質で安定なグロー放電が生成される。この放電により
形成された放電励起部αＧＶＣは、レーザガス旧）の中
の特定の振動準位間に反転分布が形成される。放電励起
部１１（ｌ挾み対向して配置された全反射鏡■と部分反
射鏡（９）から成る光共振器により、レーザ発振が生じ
。
部分反射鏡＋９１からレーザビーム■が出射する。
ここで分割された陰極（２）の放電面積と、放電の電圧
−電流特性（ｖ−１特性）［ついて説明する。第３図は
気体放電における典型的なＶ−■特性図である。電流が
ある値に達するまで框。
−電流特性（ｖ−１特性）［ついて説明する。第３図は
気体放電における典型的なＶ−■特性図である。電流が
ある値に達するまで框。
電流値にかかわりなく定電圧特性が保たれる。
この時の放電は正規グロー放電と呼ばれる。この領域で
は、電子は、電子とガス原子１分子との衝突による二次
電子放出（−作用Ｊ、および正イオンと陰極面との衝突
による電子放出（ｒ作用ンによって供給される。１作用
に、陰極表１１ｉＫ存在する電圧降下ＶｃＫよって維持
される。
は、電子は、電子とガス原子１分子との衝突による二次
電子放出（−作用Ｊ、および正イオンと陰極面との衝突
による電子放出（ｒ作用ンによって供給される。１作用
に、陰極表１１ｉＫ存在する電圧降下ＶｃＫよって維持
される。
このｖｅの値は、実際に１ｌＪ１ｆ＃ｉ面で放電して匹
る面積に比べ、陰極面が大きｉ限り一定となる。正規グ
ロー放電とはこれを満たす放電で、電流密度は常に一定
となり、電流の増加は陰極放電面積の増加で補なわれ、
放電維持電圧は一定に保たれる。
る面積に比べ、陰極面が大きｉ限り一定となる。正規グ
ロー放電とはこれを満たす放電で、電流密度は常に一定
となり、電流の増加は陰極放電面積の増加で補なわれ、
放電維持電圧は一定に保たれる。
放電可能な陰極面がすべて放電によって包まれるまで電
流が増加すると、 Ｖｃの上昇により電流が補なわれる
よう和なり、すなわち、放電維持電圧が上昇する。この
時の放電は異常グロー放電と呼ばれる。
流が増加すると、 Ｖｃの上昇により電流が補なわれる
よう和なり、すなわち、放電維持電圧が上昇する。この
時の放電は異常グロー放電と呼ばれる。
さらに電流が増加してＶ＝（と、陰極表面の温度が上昇
し、熱電子放出が主体的となって、急激に電流密度が上
昇し、逆にｖｃＦｉ減少する。この時の放電はアーク放
電ｉ呼ばれる。レーザ媒質を効率よく励起するには正規
グロー放電が必要となる。
し、熱電子放出が主体的となって、急激に電流密度が上
昇し、逆にｖｃＦｉ減少する。この時の放電はアーク放
電ｉ呼ばれる。レーザ媒質を効率よく励起するには正規
グロー放電が必要となる。
ところで、上記に基した電極構造において。
従来一般に用−られてき几放電は、補助放電としての無
声放電がなく、単に直流放電のみでグロー放ｔを得てい
た。この時、陰極として、直径３〜６−程度の金属棒で
、その先端を尖らしたものを、多数釜べて用−ていた。
声放電がなく、単に直流放電のみでグロー放ｔを得てい
た。この時、陰極として、直径３〜６−程度の金属棒で
、その先端を尖らしたものを、多数釜べて用−ていた。
従来型の電極形状を第４図に示す。直流放電のみの場合
は。
は。
このような陰極を用いても、その可能な放電面がすべて
覆われる以前忙、放電空間にお暦て電荷の集中が起こり
、アーク放電が生じていた。
覆われる以前忙、放電空間にお暦て電荷の集中が起こり
、アーク放電が生じていた。
しかしながら、先の例で示したように、補助放電として
の無声放電が重畳され几場合、その予備電離効果により
電荷の集中化が緩和され、２倍〜３倍投入電流を増加ざ
ぜることができる。
の無声放電が重畳され几場合、その予備電離効果により
電荷の集中化が緩和され、２倍〜３倍投入電流を増加ざ
ぜることができる。
放電ギャップ長７５ｍ、 Ｃｏｔレーザガスの圧力１０
０トール、における無声放電が重畳された場合正常グロ
ー放電領域のＶ−１特性Ａと重畳されてりな一場合の正
常グロー放電領域のＶ−１特性Ｂｔ−第５因に示す。無
声放電重畳により電流が増加してくると、従来のような
陰極形状で汀。
０トール、における無声放電が重畳された場合正常グロ
ー放電領域のＶ−１特性Ａと重畳されてりな一場合の正
常グロー放電領域のＶ−１特性Ｂｔ−第５因に示す。無
声放電重畳により電流が増加してくると、従来のような
陰極形状で汀。
放電面積が足りなｈためにアーク放電に移行すると−う
問題が起き、レーザの高出力化、高効率化、小型化に必
要な、高電力放電の妨げとなっている。
問題が起き、レーザの高出力化、高効率化、小型化に必
要な、高電力放電の妨げとなっている。
この発明は上記のような従来の欠点を除去する几めにな
され次もので、陰極の放電面積を増加すること罠より、
アーク放電への移行を防ぎ。
され次もので、陰極の放電面積を増加すること罠より、
アーク放電への移行を防ぎ。
それに伴なう投入電力の増化により、小型で高出力、高
効率なレーザ装置を提供することを目的としている。
効率なレーザ装置を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例につめて説明する。
第６因はこの発明に係る陰極の斜視図で、第７内はその
陰極を装着したレーザ発振器の縦断面肉、第８因はその
■−■線よりみた横断面因。
陰極を装着したレーザ発振器の縦断面肉、第８因はその
■−■線よりみた横断面因。
ａ４１は改良した陰極Ｃ例えば幅Ｗ１はｌＯ〜５０■で
ある。各陰極には従来どうり放電安定化の次めの抵抗（
４）が接続されている。
ある。各陰極には従来どうり放電安定化の次めの抵抗（
４）が接続されている。
改良した陰極ａ４１＃：ｔ、放電部が三角柱の形状をし
ており、この例ではガス流方向に延在するように配設さ
れている。したがって、ガス流方向へ陰極面積が拡大き
れ、従来のように、放電面積不足によるアーク放電への
移行はなくなる。
ており、この例ではガス流方向に延在するように配設さ
れている。したがって、ガス流方向へ陰極面積が拡大き
れ、従来のように、放電面積不足によるアーク放電への
移行はなくなる。
この場合、＠７図に示すとうり、光軸方向での陰極間隔
は従来と変わりな−が、第８図に見るとうり、ガス流方
向での放電領域が増加し、光軸方向への単位長さ当りの
投入電力が増加する。
は従来と変わりな−が、第８図に見るとうり、ガス流方
向での放電領域が増加し、光軸方向への単位長さ当りの
投入電力が増加する。
これにより、同一の放電電力を投入するには針状Ｑ陰極
の場合に比べて少数で足り、装置の小型化を崗ることが
できる。なお、陰極ａ＃の先端をエツジ状としたのは、
放電開始点を規定し。
の場合に比べて少数で足り、装置の小型化を崗ることが
できる。なお、陰極ａ＃の先端をエツジ状としたのは、
放電開始点を規定し。
放電を安定化させるためである。
第９囮はこの発明に係る陰極の他の実施例の斜袂図、ｉ
！１０肉はその電極を装着したレーザ発振器の縦断面図
、第１１１１は第１Ｏ図ＸＩ−Ｍ線よりみた横断面図を
示す。この例は１１１極（１４１を光軸方向に面積を拡
大したもので、陰極の＠ Ｗｚ ｒｊ８■以上３０■以
下、放電面はガス流に対する放電のゆらぎ金少なくする
意味から、ガス流に対して３０〜５ｏＷＪＬの傾き＃を
有し、その先端はエツジ状に形成されて匹る。この例で
は、光軸方向に電極の幅を広げて匹るため、第５図のよ
うな従来型の陰極ビン（２）ｔ−周一た場合に比べ、同
８度の電力投入しか行えな９゜しかしながら。
！１０肉はその電極を装着したレーザ発振器の縦断面図
、第１１１１は第１Ｏ図ＸＩ−Ｍ線よりみた横断面図を
示す。この例は１１１極（１４１を光軸方向に面積を拡
大したもので、陰極の＠ Ｗｚ ｒｊ８■以上３０■以
下、放電面はガス流に対する放電のゆらぎ金少なくする
意味から、ガス流に対して３０〜５ｏＷＪＬの傾き＃を
有し、その先端はエツジ状に形成されて匹る。この例で
は、光軸方向に電極の幅を広げて匹るため、第５図のよ
うな従来型の陰極ビン（２）ｔ−周一た場合に比べ、同
８度の電力投入しか行えな９゜しかしながら。
ｍ１９図に示すように、陰極ビンの数ｔ−１／２〜ｌ／
Ｓ程度に減することができ、装置を製作するうえでも、
保守点検を行ううえでも容易になるとｉう利点がある。
Ｓ程度に減することができ、装置を製作するうえでも、
保守点検を行ううえでも容易になるとｉう利点がある。
第１２図１．、第１３７１はそれぞれ光軸方向に陰極の
幅を広けた他の例を示す斜視図で、ｖｈずれも＠Ｗ＊は
８■以上３０閤以下で、放電開始時の安定化を企るため
のエツジが形成されており、第９図に示した例と同様の
機能を果すものである。
幅を広けた他の例を示す斜視図で、ｖｈずれも＠Ｗ＊は
８■以上３０閤以下で、放電開始時の安定化を企るため
のエツジが形成されており、第９図に示した例と同様の
機能を果すものである。
以上の実施例は、ｖｋずれも三輪直交型の一一ザ発振器
につ−ての適用例につ−て述べたが。
につ−ての適用例につ−て述べたが。
ガブ流０と放電の方向が同一で、それと直交する方向に
光軸が存在する二輪直交型のレーザに。
光軸が存在する二輪直交型のレーザに。
適用しても同様の効果が得られることはい１うまで５な
−。
−。
以上のように、Ｃの発明によれば、交流放電が補助放′
電として存在するもとで、ガス流方向。
電として存在するもとで、ガス流方向。
または光軸方向に陰極の幅を広けることにより。
陰極放電面積不足に起因するアーク放電への移行を防止
でき、放電投入電力の増加、および装置の小型化、また
は陰極本数の減少を実現でき。
でき、放電投入電力の増加、および装置の小型化、また
は陰極本数の減少を実現でき。
レーザ装置の高性能化を図ることができる。
第１図は従来のガスレーザ発振器の縦断面図。
第２図は第１図ｆｌ−ｆｉ線よりみた横断面図、第３因
は気体放電における典型的な電圧−電流特性を示す自、
第４図は従来の陰極の針視図、第５図は補助放電として
の無声放電が行なわれた場合と行なわれな暦場合の正常
グロー放電の電圧−電流特性を示す図、 ｌ［６図はこ
の発明に係る１ＩＮｌｉの一実施例の斜視園、第７図は
第６図に示した陰極を適用し次ガスレーザ発振器の縦験
面図、第８図は第７図■−■線よりみた横ｌｔＴ［ｉｉ
図、第９図はこの発＃ＪＫ係る陰極の他の実施例の斜視
図、１ｌｒｌＯ図は第９図に示した陰極を適用し次ガス
レーザ発振器の縦断面図、第１１囚は第１Ｏ因）Ｉ−）
ｆｆ線よりみた横断面図、第１２図及び第１ａａはそれ
ぞれこの発明に係る陰極の他の実施例の斜視図である。 図にお−て、は）は陽４ｉｉ、 ＋２１． ｒｌｉＪｔ
ｌ陰極、 ｆ５）Ｈ直流高圧電源、（６）は銹電体電極
、Ｃ７）は給電線。 （９）は交流高圧電源、αθは放電励起部、α１ｌＦｉ
レーザガス、ａ２ｕ全反射鏡、［１３Ｈ部分反射鏡、■
はレーザビームである。 なお、因中同−符号はそれぞれ同一またに相当部分を示
す。 代理人 葛野信−（外１名Ｊ 籐 １ｇ１１ １１２１１ 第 ３１！１ 屯 ＞ＡＩ（Ｉ） □ ｊ１４１！１ 第７５ｍ 籐 ９ 図 １；１０５１ Ｍヒ ［１！１１
は気体放電における典型的な電圧−電流特性を示す自、
第４図は従来の陰極の針視図、第５図は補助放電として
の無声放電が行なわれた場合と行なわれな暦場合の正常
グロー放電の電圧−電流特性を示す図、 ｌ［６図はこ
の発明に係る１ＩＮｌｉの一実施例の斜視園、第７図は
第６図に示した陰極を適用し次ガスレーザ発振器の縦験
面図、第８図は第７図■−■線よりみた横ｌｔＴ［ｉｉ
図、第９図はこの発＃ＪＫ係る陰極の他の実施例の斜視
図、１ｌｒｌＯ図は第９図に示した陰極を適用し次ガス
レーザ発振器の縦断面図、第１１囚は第１Ｏ因）Ｉ−）
ｆｆ線よりみた横断面図、第１２図及び第１ａａはそれ
ぞれこの発明に係る陰極の他の実施例の斜視図である。 図にお−て、は）は陽４ｉｉ、 ＋２１． ｒｌｉＪｔ
ｌ陰極、 ｆ５）Ｈ直流高圧電源、（６）は銹電体電極
、Ｃ７）は給電線。 （９）は交流高圧電源、αθは放電励起部、α１ｌＦｉ
レーザガス、ａ２ｕ全反射鏡、［１３Ｈ部分反射鏡、■
はレーザビームである。 なお、因中同−符号はそれぞれ同一またに相当部分を示
す。 代理人 葛野信−（外１名Ｊ 籐 １ｇ１１ １１２１１ 第 ３１！１ 屯 ＞ＡＩ（Ｉ） □ ｊ１４１！１ 第７５ｍ 籐 ９ 図 １；１０５１ Ｍヒ ［１！１１
Claims (2)
- （１）レーザガスの気流を挾んで相対向するように配設
され直流高電圧が印加されてグロー放電を生成する陽極
とＷＩＩｋ極、上記レーザガス気流中に配設され交流高
電圧が印加されて上記両電極との間で無声放電を生成す
る豹電体電極を備えたもの忙おいて、上記陰ｌｌ７ｓを
、上記レーザガス気流の方向に延在するエツジを有する
形状とし友ものをレーザ光軸にそって複数本配設ぜる構
成とし次ことを特徴とするガスレーザ発振器。 - （２）陰極のエツジの幅Ｗｊが１０〜ＳＯＷの範囲１３
）陰極の光軸方向の幅Ｗ２が８〜３０簡の範囲内とした
特許請求の範囲ｍ１項記載のガスレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14568281A JPS5848487A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガスレ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14568281A JPS5848487A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガスレ−ザ発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5848487A true JPS5848487A (ja) | 1983-03-22 |
| JPS6328517B2 JPS6328517B2 (ja) | 1988-06-08 |
Family
ID=15390647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14568281A Granted JPS5848487A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ガスレ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5848487A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6418770U (ja) * | 1988-06-30 | 1989-01-30 |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP14568281A patent/JPS5848487A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6418770U (ja) * | 1988-06-30 | 1989-01-30 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6328517B2 (ja) | 1988-06-08 |
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