JPS5850787A - 横方向励起型ガスレ−ザ装置 - Google Patents
横方向励起型ガスレ−ザ装置Info
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- JPS5850787A JPS5850787A JP14873281A JP14873281A JPS5850787A JP S5850787 A JPS5850787 A JP S5850787A JP 14873281 A JP14873281 A JP 14873281A JP 14873281 A JP14873281 A JP 14873281A JP S5850787 A JPS5850787 A JP S5850787A
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- Japan
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- discharge
- high voltage
- dielectric electrode
- capacitor
- voltage power
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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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- 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】
この発明は横方向励起型ガスレーザ装置に関し、特にそ
の電源回路の保護装置に関するものである。
の電源回路の保護装置に関するものである。
この種のレーザとして代表的なもの紘し−ザ光軸、直流
グロー放電路、気体流れ方向が互いにはぼ垂直になって
いる３軸直交型Ｃ０２レーザであるので、これについて
従来例を説明する＠第１図は、３軸直交型レーザの縦゛
断面図、第２図は第１図ｌｌ−１線の断面図である。図
において（１）は陽極、（２）は陰極、（３）ａ陰極゛
基板、（４）は安ザガスを毎秒数十ｉの流量で矢印方向
に流し。
グロー放電路、気体流れ方向が互いにはぼ垂直になって
いる３軸直交型Ｃ０２レーザであるので、これについて
従来例を説明する＠第１図は、３軸直交型レーザの縦゛
断面図、第２図は第１図ｌｌ−１線の断面図である。図
において（１）は陽極、（２）は陰極、（３）ａ陰極゛
基板、（４）は安ザガスを毎秒数十ｉの流量で矢印方向
に流し。
直流高電圧（５）を印加すると電極間に放電が生じるが
、安定化抵抗（４）を介して電流が流れるため。
、安定化抵抗（４）を介して電流が流れるため。
放電はテークに移行せずに、おだやかなグロー放電が維
持される。グロー放電によシ生じた放電励起部（６）で
はレーザガス中のＣＯ分子の特定の振動準位間に反転分
布が生じ、放電励起部（６）の間に全反射鏡（７）と適
切な反射率を有する部分反射鏡（８）とを対向しで配置
させると、レーザ発振が生じ２部分反射鏡（８）からレ
ーザ光線が出てくる。レーザ出力は放電電力を増すと増
大するが９例えば第１図で示すもので陰極（２）の本数
を一定とすると、放電電力の増大は放電密度の増、大と
等価となる。装置のコンパクト化、低コスト化ノ観点か
らは、放電密度を増大させるのが望ましいが、ある程度
以上に放電電力を増大させると放電部の局所に高温部が
発生し、安定化抵抗（４）が存在しても、放電はアーク
に移行してしまう。放電がアークに移行すると、もはや
レーザ出力社得られず、・レーザガスの劣化も着るしく
増大する。このため第１図に示す様な放電電極の構成で
は、放電密度をある種度以上に増大させる事が出来ない
ため、従来では予備電離ラフロー放電の近傍で行なわせ
主放電のグローが均一、安定になるのＣ助けて、グロー
放電を維持したままで放電密度を増大させる試みがなさ
れている。予備電離の方法としては電子ビーム、あるい
はパルス放電による紫外線照射、あるいは無声放電によ
るもの等がある。この発明は、従来の無声放電による予
備電離方式によるものの改頁に関するものであるので、
この方式の従来例について先ず説明する。
持される。グロー放電によシ生じた放電励起部（６）で
はレーザガス中のＣＯ分子の特定の振動準位間に反転分
布が生じ、放電励起部（６）の間に全反射鏡（７）と適
切な反射率を有する部分反射鏡（８）とを対向しで配置
させると、レーザ発振が生じ２部分反射鏡（８）からレ
ーザ光線が出てくる。レーザ出力は放電電力を増すと増
大するが９例えば第１図で示すもので陰極（２）の本数
を一定とすると、放電電力の増大は放電密度の増、大と
等価となる。装置のコンパクト化、低コスト化ノ観点か
らは、放電密度を増大させるのが望ましいが、ある程度
以上に放電電力を増大させると放電部の局所に高温部が
発生し、安定化抵抗（４）が存在しても、放電はアーク
に移行してしまう。放電がアークに移行すると、もはや
レーザ出力社得られず、・レーザガスの劣化も着るしく
増大する。このため第１図に示す様な放電電極の構成で
は、放電密度をある種度以上に増大させる事が出来ない
ため、従来では予備電離ラフロー放電の近傍で行なわせ
主放電のグローが均一、安定になるのＣ助けて、グロー
放電を維持したままで放電密度を増大させる試みがなさ
れている。予備電離の方法としては電子ビーム、あるい
はパルス放電による紫外線照射、あるいは無声放電によ
るもの等がある。この発明は、従来の無声放電による予
備電離方式によるものの改頁に関するものであるので、
この方式の従来例について先ず説明する。
第３図拡無声放電による予備電離方式の横方向励起型気
体レーザ発振器の縦断面図を示し。
体レーザ発振器の縦断面図を示し。
第４図は＄８図ＰＩ−Ｗに於ける断面図を示す。
図において、（９）Ｆｉ誘電体電極、鱒はこの電極を冷
却するための冷却水入口、α９は冷却水出口。
却するための冷却水入口、α９は冷却水出口。
ｈａ高電圧ターミナル、儀ｓｒ；を無声放電を生じさせ
るための交流高電圧電源、Ｉはヒユーズである。第５図
は誘電体電極（９）の断面図であり、（１−１）ｄ鉄管
、（Ｓ−Ｚ）は鉄管に密着する様に形成された誘電体（
例えばガレス）であり、云わゆる ホクロウ引き の電
極である。
るための交流高電圧電源、Ｉはヒユーズである。第５図
は誘電体電極（９）の断面図であり、（１−１）ｄ鉄管
、（Ｓ−Ｚ）は鉄管に密着する様に形成された誘電体（
例えばガレス）であり、云わゆる ホクロウ引き の電
極である。
次に動作について説明する。誘電体電極（匈に＝’＝、
−１流高電圧を流加電圧と、これと陰極（２）及び陽゛
１極（１）との間に無声放電が起る。この状態で直流電
の予備電離を行なわない時に比べて、安定したグロー放
電の状態で２〜３倍の電力密度を投入することが出来る
。
−１流高電圧を流加電圧と、これと陰極（２）及び陽゛
１極（１）との間に無声放電が起る。この状態で直流電
の予備電離を行なわない時に比べて、安定したグロー放
電の状態で２〜３倍の電力密度を投入することが出来る
。
実験によれば、無声放電の電力は主放電（グロー）の電
力の約７２゜でよい事が判っている。
力の約７２゜でよい事が判っている。
この様な放電電極の構成では゛、誘電体が存在している
ために交流電圧によってのみ生じる無声放電の電流れ誘
電体を介して撫給されるが。
ために交流電圧によってのみ生じる無声放電の電流れ誘
電体を介して撫給されるが。
グロー放電を生じさせている直流電流は誘電体電極（９
）には流入しない。従って無声放電と主放電のグロー放
電とは、電気回路的にれ独立に成り立っているのである
。しかし、誘電体電極（９）の誘電体（Ｓ−２）に２機
械的な応力、あるいは耐電圧を越えるサージ電圧が印加
された場合に紘、誘電体（９−２）が破壊する場合があ
る。誘電体（！ｌ−２）が破壊されると陰極（２）ある
い社陽極から直流電流が誘電体電極（９）の鉄管（！ｌ
−１）に突入電流が流れ込んで交流高電圧電源０のトラ
ンスや電源回路を破壊する。先にも述べた様イ門直流電
流Ｑ流入線２回路をたち所に破壊して′：１．＼、Ｌま
うのである。。このため従来では誘電体電極（９）と交
流高電圧源との間にヒユーズ０４を接続している。しか
しながら主放電の電流が直流でかつその電流値が相当大
きいため、ヒユーズＩが溶断して回路を完全にし中断す
るまでの時間が少なくとも数１１ａｅｏかかり、その間
に交流高電圧電源（９）の構成部品１例えば高圧トラン
スの２次（高圧側）巻線やトランジスタなどが破壊され
ると云う事故がしばしば生じている。
）には流入しない。従って無声放電と主放電のグロー放
電とは、電気回路的にれ独立に成り立っているのである
。しかし、誘電体電極（９）の誘電体（Ｓ−２）に２機
械的な応力、あるいは耐電圧を越えるサージ電圧が印加
された場合に紘、誘電体（９−２）が破壊する場合があ
る。誘電体（！ｌ−２）が破壊されると陰極（２）ある
い社陽極から直流電流が誘電体電極（９）の鉄管（！ｌ
−１）に突入電流が流れ込んで交流高電圧電源０のトラ
ンスや電源回路を破壊する。先にも述べた様イ門直流電
流Ｑ流入線２回路をたち所に破壊して′：１．＼、Ｌま
うのである。。このため従来では誘電体電極（９）と交
流高電圧源との間にヒユーズ０４を接続している。しか
しながら主放電の電流が直流でかつその電流値が相当大
きいため、ヒユーズＩが溶断して回路を完全にし中断す
るまでの時間が少なくとも数１１ａｅｏかかり、その間
に交流高電圧電源（９）の構成部品１例えば高圧トラン
スの２次（高圧側）巻線やトランジスタなどが破壊され
ると云う事故がしばしば生じている。
この様に従来のヒユーズによる直流電流のし中断の方法
は大きな欠点を有しているために。
は大きな欠点を有しているために。
新しい方法の考案が望まれていた。
この発明は上記め様な従来ものの欠点を除去するために
なされたもので、誘電体電極（９）と交流高電圧電源Ｕ
との間に適嶺な容量のコツデンサ管接続することによｉ
、誘電体（Ｓ−２）の破壊時に、交流高電圧電源に流入
する直流電流を阻止するようにしたものである。
なされたもので、誘電体電極（９）と交流高電圧電源Ｕ
との間に適嶺な容量のコツデンサ管接続することによｉ
、誘電体（Ｓ−２）の破壊時に、交流高電圧電源に流入
する直流電流を阻止するようにしたものである。
この発明は直流放電（グロー放電）と予備電離として使
われている交流放電（無声放電）の相互関連を等価回路
を与えてその深い考察から生まれたもので、特に、予備
電離の放電の電流が主放電に対して非常に小さい事から
現実可能となったものである。
われている交流放電（無声放電）の相互関連を等価回路
を与えてその深い考察から生まれたもので、特に、予備
電離の放電の電流が主放電に対して非常に小さい事から
現実可能となったものである。
１桝下、この発明の一実施例を説明する。
拳６図はこの発明の一実施例の縦断面図、第Ｔ：図は第
６図■−■における横断面図で、ａｌはコンデンサであ
る。
６図■−■における横断面図で、ａｌはコンデンサであ
る。
次に動作について説明する。レーザの発振や放電の様子
等は前述したものと同様でありその説明紘省略する。
等は前述したものと同様でありその説明紘省略する。
コンデンサａ！Ｉは誘電体電極（９）と交流高電圧電源
の間に接続されている。このときの電気回路系を等価戸
路で表わすと第８図の様になる。図において、 Ｒ，、
Ｒａはそれぞれ誘電体電極（９）と陰極、陽極間のプラ
ズマ（グロー放電中に生じている焦声放・１のもの）抵
抗、Ｒ−グロー放電のプラズマ１抗、Ｃｇは誘電体電極
（９）の静電容量。
の間に接続されている。このときの電気回路系を等価戸
路で表わすと第８図の様になる。図において、 Ｒ，、
Ｒａはそれぞれ誘電体電極（９）と陰極、陽極間のプラ
ズマ（グロー放電中に生じている焦声放・１のもの）抵
抗、Ｒ−グロー放電のプラズマ１抗、Ｃｇは誘電体電極
（９）の静電容量。
Ｃはコンデンサ（至）の静電容量である。
誘電体電極（９）が正常なときには、コンデンサーは交
流に対してはインピーダンスが低いため交流高電圧電源
Ｏ［有］から流出する電流は、コンデンサａ１を通シ、
誘電体電極（９）から陰極（２）、陽極（１）に流れて
無声放電を形成する。一方、直流高電圧源（５）から流
出する電流は、同じく陰極（２）。
流に対してはインピーダンスが低いため交流高電圧電源
Ｏ［有］から流出する電流は、コンデンサａ１を通シ、
誘電体電極（９）から陰極（２）、陽極（１）に流れて
無声放電を形成する。一方、直流高電圧源（５）から流
出する電流は、同じく陰極（２）。
陽極（１）間にグロー放電を形成するが、誘電体電＆
ｔ９１が等測的にコンデンサ素子であるために。
ｔ９１が等測的にコンデンサ素子であるために。
直流高電圧源（５）から見た交流高電圧源Ｉ側のインピ
ーダンスは無限大となっている。このため誘電体電極（
９）が存在してもｔａ流電流は流れ込まないのである。
ーダンスは無限大となっている。このため誘電体電極（
９）が存在してもｔａ流電流は流れ込まないのである。
しかし誘電体（９−２）が、何かの事故で破壊し光場合
には第８図に示す等価回路中のスイッチ８をＯＮした状
態となる。この状態になると今まで直流に対して無限大
の抵抗（インピーダンス）として働いていた誘電体電極
（９）のコンデンサＯＩＥ無くなるが、コンデンサ（１
９が有るために同様に無限大の抵抗の状態が保て、従っ
て交流高電圧源α湯へ、直流高電圧源（５）からの大電
流流入の事故が防止されるのであるみここで、コンデン
サ員の静電容量が大きいと誘電体電極（９）の破壊時に
直流高電圧源（５）から突入するサージ電流Ｆｉ、短時
間であるが２部分的に流入させてしまう事になる。しか
し、前述した様に無声放電を予備電離源として使った場
合には、主放電のグロー放電の電流の／ 以下でよいた
めに、誘電体電極（９）の静電容量０ｇの値も極めて小
さなものでよく９例えばレーザ光 ′線軸方向の放電長
が１．５ ｍであ、れば５ ｎｌＦ程度でス９従ってコ
ンデンサ１時の静電容量も小さい値１でもよ（、十分に
サージ電流の交流高電圧電源−への流入が阻止でき、装
竺を保護することが可能となる０具体的にその数値を表
わすと２例えば非常に太き（見積ってＯの１００倍程度
の容量のコンデンサＣを接続したとしてもｃ ＝ ５ｏ
ｎｎＦとな）、現実的な値としてｌ ｋＶのサージ電圧
が１ ｍ５ｅｃの立ち上り時間で流入してきたとしても
、交流高電圧源に流入する電流は５＠０ＸＩＯＸ Ｉ
Ｘ １０３／ Ｉ Ｘ １０″′″” −ａ、ｓムしか
ならず、十分にサージ電流を小さく抑えることができる
。さらに小さなサージ電流に抑えようとすれば接続コン
デンサの容量を小さくすればよい。
には第８図に示す等価回路中のスイッチ８をＯＮした状
態となる。この状態になると今まで直流に対して無限大
の抵抗（インピーダンス）として働いていた誘電体電極
（９）のコンデンサＯＩＥ無くなるが、コンデンサ（１
９が有るために同様に無限大の抵抗の状態が保て、従っ
て交流高電圧源α湯へ、直流高電圧源（５）からの大電
流流入の事故が防止されるのであるみここで、コンデン
サ員の静電容量が大きいと誘電体電極（９）の破壊時に
直流高電圧源（５）から突入するサージ電流Ｆｉ、短時
間であるが２部分的に流入させてしまう事になる。しか
し、前述した様に無声放電を予備電離源として使った場
合には、主放電のグロー放電の電流の／ 以下でよいた
めに、誘電体電極（９）の静電容量０ｇの値も極めて小
さなものでよく９例えばレーザ光 ′線軸方向の放電長
が１．５ ｍであ、れば５ ｎｌＦ程度でス９従ってコ
ンデンサ１時の静電容量も小さい値１でもよ（、十分に
サージ電流の交流高電圧電源−への流入が阻止でき、装
竺を保護することが可能となる０具体的にその数値を表
わすと２例えば非常に太き（見積ってＯの１００倍程度
の容量のコンデンサＣを接続したとしてもｃ ＝ ５ｏ
ｎｎＦとな）、現実的な値としてｌ ｋＶのサージ電圧
が１ ｍ５ｅｃの立ち上り時間で流入してきたとしても
、交流高電圧源に流入する電流は５＠０ＸＩＯＸ Ｉ
Ｘ １０３／ Ｉ Ｘ １０″′″” −ａ、ｓムしか
ならず、十分にサージ電流を小さく抑えることができる
。さらに小さなサージ電流に抑えようとすれば接続コン
デンサの容量を小さくすればよい。
以上は原理的な構成について述べたが、交流交電圧電源
龜埠から供給される電流は、無声放電周→誘電体電極→
コンデンサの閉ループを形成しているため、無声放電が
消弧すると開ループＥなシコンデンサ四に電荷が蓄積さ
れた状態と′なり、安全（感電の危険）の面から十分で
ない。
龜埠から供給される電流は、無声放電周→誘電体電極→
コンデンサの閉ループを形成しているため、無声放電が
消弧すると開ループＥなシコンデンサ四に電荷が蓄積さ
れた状態と′なり、安全（感電の危険）の面から十分で
ない。
従って通常は第９図に示す様に放電用の抵抗Ｒ（ｌ・を
コンデンサ■に並列に接続する。この様に抵抗−を接続
し、ＲとＣの積の値、すなわち時定数が交流交電圧電源
■の周波数の逆数よりも適当に大きければ、抵抗ａ・は
無声放電が行なわれている時唸何ら関係の無い素子とな
るが、放電が止むと、コンデンサ四に蓄積されていた電
荷は抵抗員を通じて放電され、感電の危険性は無くなる
。
コンデンサ■に並列に接続する。この様に抵抗−を接続
し、ＲとＣの積の値、すなわち時定数が交流交電圧電源
■の周波数の逆数よりも適当に大きければ、抵抗ａ・は
無声放電が行なわれている時唸何ら関係の無い素子とな
るが、放電が止むと、コンデンサ四に蓄積されていた電
荷は抵抗員を通じて放電され、感電の危険性は無くなる
。
この発明はレーザガス流路内に配設され下流、位置に配
設された陽極および陰極との間に交流電圧が印加されて
無声放電を生成する誘電体電極を備えたものにおいて、
上記交流電圧をコンデンサを介して印加する構成とした
ことを特徴とするもので、交流電源を確実に保護できる
効果がある・
設された陽極および陰極との間に交流電圧が印加されて
無声放電を生成する誘電体電極を備えたものにおいて、
上記交流電圧をコンデンサを介して印加する構成とした
ことを特徴とするもので、交流電源を確実に保護できる
効果がある・
第１図は従来の横方向励起屋気体レーザ発振器を示す縦
断面図、第２図は第１図ト」における横断面図、第３図
線無声放電を予備電離方式とした従来の横方向励起型気
体レーザ発振器を示す縦断面図、第４図線第３図１／−
１／における横断面図、第５図は誘電体電極の断面図、
第６図はこの発明の一実施例の縦断面図、第Ｔ図林、第
ｓ図■−■における横断面図、第８図はそめ零価回路図
、第９図はこの発明の他の実施例σ横断面図である。 図において、（ｌ）は陽極、（２）は陽極、伜）は直流
高圧電源、（６）は放電励起部、（９）は誘電体電極。 鱒は交流高圧電源、ａｌはコンデンサ、 ａＳは放電抵
抗である６ なお図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示す
。 出願人 工策技庸−恍含 石 坂 絨−第１ｇ１ Ｘ「 １３圀 第７図
断面図、第２図は第１図ト」における横断面図、第３図
線無声放電を予備電離方式とした従来の横方向励起型気
体レーザ発振器を示す縦断面図、第４図線第３図１／−
１／における横断面図、第５図は誘電体電極の断面図、
第６図はこの発明の一実施例の縦断面図、第Ｔ図林、第
ｓ図■−■における横断面図、第８図はそめ零価回路図
、第９図はこの発明の他の実施例σ横断面図である。 図において、（ｌ）は陽極、（２）は陽極、伜）は直流
高圧電源、（６）は放電励起部、（９）は誘電体電極。 鱒は交流高圧電源、ａｌはコンデンサ、 ａＳは放電抵
抗である６ なお図中同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示す
。 出願人 工策技庸−恍含 石 坂 絨−第１ｇ１ Ｘ「 １３圀 第７図
Claims (1)
- （１） レーザガス流路内に配設され下流位置に配設
された陽極および陰極との間に交流電圧が印加されて無
声放電を生成する誘電体電極を備えたものにおいて、上
記交流電圧をコンデガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14873281A JPS5917990B2 (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 横方向励起型ガスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14873281A JPS5917990B2 (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 横方向励起型ガスレ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5850787A true JPS5850787A (ja) | 1983-03-25 |
| JPS5917990B2 JPS5917990B2 (ja) | 1984-04-24 |
Family
ID=15459363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14873281A Expired JPS5917990B2 (ja) | 1981-09-22 | 1981-09-22 | 横方向励起型ガスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5917990B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3914919A1 (de) * | 1989-05-06 | 1990-11-08 | Heraeus Holding | Entladungsvorrichtung |
-
1981
- 1981-09-22 JP JP14873281A patent/JPS5917990B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3914919A1 (de) * | 1989-05-06 | 1990-11-08 | Heraeus Holding | Entladungsvorrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5917990B2 (ja) | 1984-04-24 |
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