JPS5851581A - 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

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JPS5851581A
JPS5851581A JP14873481A JP14873481A JPS5851581A JP S5851581 A JPS5851581 A JP S5851581A JP 14873481 A JP14873481 A JP 14873481A JP 14873481 A JP14873481 A JP 14873481A JP S5851581 A JPS5851581 A JP S5851581A
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JP14873481A
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Masaaki Tanaka
正明 田中
Yukio Sato
行雄 佐藤
Masao Hishii
菱井 正夫
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0977Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser having auxiliary ionisation means

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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。

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、特に無
声放電による予備電離方式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はレーザ光軸、直流
グロー放電路、気体流n方向が互いにほぼ垂直になって
いる3軸直交型CO2レーザであるので、こnにC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1−11sよりみ九断面図で、(1)ii陽極、(2
)は陰極、 +31 U陰極基板、(4)は安定化抵抗
。 (51tj:直流高電圧電源、(61は放電励起部、(
7)は全反射鏡、(8)t:を部分反射錠である。 次に動作について説明する。陽極(りと陰極(2)の間
に* CO2s N2 m Heの混合ガスから成るし
−ザガスを矢印方向に毎秒数十mの流量で流し。 直流高電圧(圀を印加すると電極間に放電が生じるが、
安定化抵抗(4)を介して電流が流量るため。 放電はアークに移行せずに、おだやかなグロー放電が維
持さnる。グロー放電により生じた放電励起部(6)で
はレーザガス中の002分子の特定の振動単位間に反転
分布が生じ、放電励起部(6)を挾んで全反射鏡(7)
と適切な反射率を有する部分反射鏡(8)とを対向して
配置きせると、レーザ発振が生じ1部分反射鏡(8)か
ら破線の矢印で示すレーザ光線が放射さnる。レーザ出
力は放電電力を増すと増大するか1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、
低コスト化の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、放電にアークに移行してしまう。放電がアークに移
行すると、もはやレーザ出力は得らnず、レーザガスの
劣化も著るしく増大する。 このような難点を解消するため、予備電離をグロー放電
の近傍で行かわせ主放電のグローが均一、安定になるの
を助けて、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nている。予備電離の方法としては電
子ビーム。 あるいハハ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、無声放電による予備電離方式によるものの
改良に関するものである。 まずこの方式の従来例について説明する。 第3図は無声放電による予備電離方式の横方向励起型ガ
スレーザ装置の縦断面図、第4図は第3図mV−IV線
よりみた横断面図で、(9Jは誘電体電極、0Itlこ
の電極を冷却するための冷却水入口、and冷却水出口
、azH高電圧ターミナル。 611m無声放電を生じさせるための交流高電圧電源で
ある。第5図は誘電体電極(9)の断面図でありI (
9−1)は鉄管m(92)Fi鉄管に密着する様に形成
さ扛た誘電体(例えばガラス)であり。 云わゆる′ホウロウ引き′の電極である。 −次に動作について説明する。誘電体電極(9)に交流
高電圧を印加すると誘電体電極(9]と、陰極(2)及
び陽極(1)との間に無声放電が起る。この状態で陽極
(11と陰極(2)の間に直流高電圧を印加するとグロ
ー放電が生じて放電励起部(61が形成ざn、無声放電
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nば。 無声放電の電力は主放電(グロー)の電力の約1/2o
でよい事が判かつている。 この様に構成さnている従来の無声放電予備電離方式は
、放電励起部(6)のレーザガス流n方向の断面の形が
必ずしもレーザ発振に対して最適なものとはなってい碌
り、効率の良い発振条件が得らnていない欠点を有して
いた。 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nたもので、無声放電回路中にコンデンサまた
はコイルを適当に接続することにより、無声放電を所望
の方向に形成させ。 もって主放電のグロー放電による放電励起部の断面の形
をレーザ発振に対して最適の形状とするようにしたもの
である。 第6図はこの発明の一実施例の縦断面図、第1図は第6
図■−■線よりみた横断面図で04は金属接地電極、a
!9はコンデンサである。次に動作について説明する。 交流高電圧側11エリ誘電体電極(9)に高電圧が印加
さnると、無声放電は対向している金属部、すなわち陽
極(1)、陰極(2)、及び金属接地電極Iに向かって
放電しようとする。一方、直流高電圧電源(5)により
陽極(1)に直流高電圧が印加さ扛ると直流グロー放電
は対向している金属部、すなわち陰極(2)、金属接地
電極α尋に向って放電しようとする。ここで。 直流グロー放電が誘電体電極(9)に向って放電しない
のは表面に誘電体(9−2)が存在しており。 直流電圧に対して無限大のインピーダンスヲ有している
ためである。こnと同様に、この実施例でに金属接地電
極Iと接地点との間にコンデン?fi5が接続されてお
V、陽極(1)から見た金属接地電極a4は直流に対し
ては無限大のインピーダンスを有している。従って直流
グロー放電の電昨の流れは陽極(1)から陰極(2)に
向って形成される。無声放電の放電電流は誘電体電極(
93がら陽極(1)、陰極(2)、及び金属接地電極(
141に向って形成さnる。第4図にも図示した様に、
無声放電が形成さnるとその部分にまで直流グロー放電
が拡がってくるからこの実施例の場合は、無声放電が、
誘電体電極(9)と金属接地電極a尋の間でも放電する
ため、この部分にまでグロー放電が拡がり、第1図に図
示した様に金属接地電極α4まで拡がった放電励起部(
6)が形成される。この様な放電励起部(6)が形成さ
nると、放電密度が放電ギャップ方向に均一となり、従
って均一な励起が得らnる事から、レーザ発振の励起効
率が従来のものよりも向上する。 以上の説明の様に、この発明は誘電体電極(9Jと金属
接地電極Q41の間に無声放電を形成させる所が、要点
であるが、抵抗(4)の値が大きい場合や直流電源(5
)のインピーダンスが高いときには誘電体電極
【9】か
ら見た陰極(2)のインピーダンスよりも金属接地電極
a4のインピーダンスの方が高くなる場合があり、この
場合無声放電は主として誘電体電極(91と陰極(2)
との間に生じ、この場合、金属接地電極a4の効果は無
くなり、tll、4図の示した放電領域と同じ形のグロ
ー放電が形成さnる。従って、レーザ発振に対しては最
適の放電領域の形にならなくなる。この様な電気回路定
数を生じる場合には第8図に示す様に陰極(2)と接地
点との間にコイルaFJを接続する。コイル舖は交流、
すなわち交流高電圧電源Iに対しては大きなインピーダ
ンスを持たせることができるため、無声放電は主として
誘電体電極(93と金属接地電極040間で生じ、第7
図で示したものと同じ放電領域の形が得らn、レーザ発
振に適したものが得らnる。 また同様にたとえば、陰極(2)の電気回路に配線の九
めのインダクタンスが比較的大きい場合rcti訪電体
、極tst t RIM(1)λ。ヵ。無声放、え対す
るインピーダンスが他の部分よフも十分に小くなるとき
には陽極(11との間のみに無声放電が強く生じるが、
この場合にはコイル■を第9図に示す様に陽極(1)と
接地点の間に接続すnばよい。 第10図はこの発明の他の実施例の横断面図でe (1
4−1)  Fiレーザガス上流に設置された金属接地
電極5(142)tf下流に設置さnた金属接地電極で
1両者扛電気的に同電位になっている。(?−1) F
iレーザガス上流に設置さ:rtfcll電体電極、(
電体電極上下流に設置さnた誘電体電極で同じく両者は
同電位になっている。先に示し良発明の実施例と同じく
、金属接地電極(14−1)。 (14−2)  と接地点の間にはコンデンサa!9が
接続してあり、直流に対しては無限大のインピーダンス
として働き、直流グロー放電が金属接地電極(14−1
)、(14−2)に向って飛ぶのを防げ、かつ交流に対
しては低インピーダンスとして働き。 無声放電の対向電極となるように作用している。 この実施例の様に無声放電の電極を配置すnば第10図
に示す様に放電励起部(6)は無声放電の放電路に囲ま
れた領域で形成され、ギャップ方向、レーザガス流れ方
向ともに空間的に均一な放電密度が得らnるので、レー
ザ発振が効率よく行なえるのである。 なおこの場合も第T図、第8図に示したのと同様に、コ
イルミe管無声放電回路中に挿入することにエリ、無声
放電の分布が調整でき、グロー放電の均一化、ひいて扛
レーザ出力の効率上昇が図れることはいうまでもない。 この発明はレーザガスの気流を挾み相対向するように配
設さn直流高電圧が印加されてグロー放電を生成する陽
極と陰極、および上記ガス流中に配役さn交流高電圧が
印加さnて上記両電極との間で無声放電を生惑する誘電
体電極を備え、上記無声放電により上記レーザガスを予
備的に電離し、上記グロー放電によりレーザを出射させ
るように構成されたものにおいて、上記陰極の近傍に配
設されコンデンサを介して接地さnて上記誘電体電極と
の間で無声放電を生成して放電励起部を拡大する金属接
地電極會備えたことを特徴とするもので、放電励起部の
範囲の拡張および放電密度の均一化が図n、ひいてはレ
ーザ出力の向上が図nる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の横方向励起型ガスレーザ装置の縦断面図
、第2図は第1図1−1線よりみた横断面図、第3図は
従来の無声放電全予備電離方式とした横方向励起型ガス
レーザ装置の縦断面図、第4図は第3図IT−IV線よ
りみた横断面図、第5図は誘電体電極の断面図、第6図
にこの発明の一実施例の縦断面図、第7図は第6図■−
■線よりみた横断面図、第8図ないし第10図にそnぞ
nこの発明の他の実施例の横断面図である。 図において、(1)は陽極、(2)に陰極、(4)は直
流高圧電源、(6)は放電励起部、 I91 H誘電体
電極。 a:lは交流高圧電源、(I4は金属接地電極、(ハ)
はコンデンサ、astiコイルである。 なお図中同一符号りそnぞれ同一または相轟部分を示す
。 91図 、l[r” : 第2図 fR4図 第6図 第9図 第10図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (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
    陽極と陰極、および上記レーザガスの気流中に配設され
    交流高電圧が印加さnて上記両電極との間で無声放電を
    生成する誘電体電極を備え、上記無声放電により上記レ
    ーザガスを予備的に電離し、上記グロー放電にエフレー
    ザを出射きせるように構成ざ扛たものにおいて、上記陰
    極の近傍に配設さnコンデンサ含分して接地さnて上記
    誘電体電極との間で無声放電を生成して放電励起部を拡
    大する金属接地電極を備冬たことを特徴とする横方向励
    起型ガスレーザ装置。 。
  2. (2)  金属接地電極を陰極の上流側と下流側とに配
    設した特許請求の範囲第1項記載の横方向励起型ガスレ
    ーザ装置。
  3. (3)無声放電回路に挿入さnたチョークコイルを供え
    、各電極に対する無声放電の分布割合を調節するように
    した特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の横方向励
    起型ガスレーザ装置。
JP14873481A 1981-09-22 1981-09-22 横方向励起型ガスレ−ザ装置 Expired JPS6034278B2 (ja)

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JPS6034278B2 JPS6034278B2 (ja) 1985-08-07

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5033059A (en) * 1989-05-06 1991-07-16 Heraeus Holding Gmbh Gas laser apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5033059A (en) * 1989-05-06 1991-07-16 Heraeus Holding Gmbh Gas laser apparatus

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