JPS59117183A - レ−ザ装置 - Google Patents

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】 本発明は高速ガス流をもつ、ガス輸送原理Ｃ二よるレー
ザ装置（二関するものである。

分子レーザ、１時にｃｏ２レーザの出力、増幅および効
率はレーザガス中の温度上昇−二よって減少する。出力
の減少は、温度上昇と共（二線幅が広がり、１＋７カ起
エネルギが回転増加する線中に分散され、非活性ｆψ工
突数が増加し、温度励起にょるレーザ端レベルが増加し
、逆転が減少することによるものである（Ｋ、（）Ｍｒ
ｓ、　　”　レーザ　７５　オプトエレクトロニクス”
　コンファランス　ブロシーデインダス３０〜３７０ノ
。

この理由から、ガスの循環、冷却（二よってレーザガス
と共に熱を収り去る方法が丁で（二開発された。適当な
レーザは、隣接または姿成されたガスが励起される、光
学的共振器をもつ、活性領域と、冷却器、ポンプケもつ
ガス流通装置からなっている。多用の熱を収り出丁べき
である刀１ら、大容量のガスをポンプで循環させなくて
はならない。そのため公知のレーザは大形で高価であり
、かさばるためｌ二その使用が制限されている。

この欠点は、特に長いガス通路を必要とする公知のガス
流し−ザ装随にあられれる。加うる（二、これらの通路
は高い流れ亡抵抗の原因となる。このため装置の出力が
低下し、または特別に大きなポンプが必要となる。

横断流式装置では、レーザ発振器中の励起された活性分
子の相互作用路が比較的小さい。レーザのパワー密度は
飽和パワー以上ではないから、励起エネルギがこの路で
失なわれ、レーザは比較的小さい効率、たとえば約１０
％以下（二なる。さらに横断ガス流の励起は比較的不均
一であり、そのため不利な放射特性となる。

公知のガス輸送または対流レーザＱ上記欠点はレーザ室
を冷却管として形成し、その中Ｃ二共軸の循環タービン
を設けた装置（西ドイツ特許公開公報３１　２１　　：
（７２）によって丁でＣ二除去されている。これによっ
て、横断ガス流をもつ従来のガス輸送レーザに対し進歩
が得られた。しかし、このレーザを実現させる（二は多
（の技術的努力が必要である。

大規模（二生産しても、仄の４つの要素が特に高価であ
る。

一軸受け。　外側軸受けの直径が大で、高速回転のため
、固定部分Ｃ二対する連動部分に非常な高速を生じる。

この問題はガス軸受けの設置によって解決された。

一蛎勅。　　中空・の内部駆動部材をもつ高速装置（４
００回／抄フでは、エンジンが高価な特殊構造である。

一羽根。　　循環コンプレッサが同様シニ特殊構造であ
る。同行下る外管に固定されるタービン羽根は特殊で製
作が困雌である。ラジアルコンプレッサを使用する場合
でも、それに接続Ｔる用惟なガス稈管のため実′Ｇ的シ
ニ単純化できない。

一冷却システム。　対称円構造であり高度の冷却効率を
必要とするため、非常に高価な構成となる。

ところで、公知のガス流輸送し−ザ装置ｆ二は繍々のポ
ンプやブロアが用いられて３す、たとえば回転羽根ポン
プ、ルーツブロア（Ｋ、　Ｇｕｒｓ、　　　″レーザ７
５　オプトエレクトロニクス”　協議会議事録、３０〜
３７ば、またはＨ，ヘルブリヒおよびＢ、デリト、西独
特許公開公報第２９　２Ｆｌ　　８２９）あるいは反動
ブロア（Ｊ、Ｄ、フォスター、米国特許第４　０９９　
１４３）、さらｆ二はラジアルブロア（ＨＪ、セグイン
およびＧ、セドウイツク、アプライド、オブテイクス　
１１．１９７２，７４５〜７４８またはに、ササキ等、
ヨーロッパ特許出１幀第８０　１００　８７０．７、公
開第０　０１５　００：（）等がある。いずれの場合も
、種々の構成部品はそのつど特定機能をもつ装置部分に
適合させなければならない。

したがって本発明の目的は、非常にコンパクトな構造゛
Ｃ１あらゆる戟能乞完全に二集成し、特定のガス通路の
結合によって非常Ｃ二短かいガス通路が実現できる高出
力のレーザ装置を開発することである。

こり）目的は本発明（二よるレーザ装置、王なわら、ガ
ス循環の定めの環状通路Ｃ：隣接する接線ブロアのラン
ナ形の少なくとも１つの羽根車、羽根車の環状通路中に
接線で開口する少なくとも２つの直管またはＩｆｌ路・
ごハらなり、環状通路は直管の間で中断されてたり、環
状１ｍ路と直管とがレーザガスのｔ４環区聞を形成し、
その際少なくとも１つの直管がレーザ共振器として形成
されていることを特徴とするレーザ装置（二よって解決
される。

本発明Ｕ几−ザ装置の有利な態様は特許請求の範囲用２
項ｔｃいし第１４項に記載されている。

弔１図哲と第２図にボされる実施例では、装置の重要部
分は、環状通路の２つのブロアのランナ１からなり、こ
れは矢印方向２二回転する。

レーザガスは、同時に環状通路２中のランナ上を流れる
。環状通路２は、２つの直管６ζ二開口し、両環状環２
とランナ上で互いＣ二償腺的（二結合する。

ランナと直管との間の金属部材４はランナの開口部でス
トリッパとして役立ち、ガスを環状通路２から、同時に
レーザ管として役立つ直管６中へ送りこむ。レーザガス
はランナ間の直管の絶縁部５で励起される。

ガス放心は直管の絶縁部内の商屯圧環状電極６とアース
電位ζ二ある他の部分との間で行われる。

レーザ線は共振器内で端末の反射鏡７から反射鏡９を経
てアウトプット鏡８Ｃ二走り、そして引き逗子。その際
通路１０はレーザ線の通路となるが、そこでは重要なガ
ス流は起らない。

全システムは水で冷却されつる。冷却面は平らな流路の
とき’１００Ｗ以上のレーザ出力に十分である。

Ｄ’ｄ状ｉ、ｊｌｌ路と直営Ｃ二長さ方向の溝？切るこ
と（−よって、表向と、したがって冷却面とが拡大され
、それ（二応じてより高１徒のレーザ出力が得られる。

弔：３１．別Ｃニボ丁第２の例では、外環状通路１１は
当課回転軸側Ｃ二吠大部１２が設けられ、同時にレーザ
リ逆転路として利用されるりで、弔１図、第２図にボ丁
付ＩＪＤ的な連通路１０は省略できる。

′＠４図には一高出力が要求されるときに有利な他の実
施例と（７て、羽根車１６がランナとして用いられる場
合がホされている。この場合、羽根車１６の両側下なわ
ち、環状通路の上半分１４と−Ｆ半分１５には第１図η
＼ら第３図に示すような直管１６が設けられる。そこで
全システムは４つのレーザスペースを含み、レーデ線は
２個の反射鏡によって一つのレベルから他のレベルへと
方向転換下る。

？Ａ５図Ｃ二はＩ侍（：簡単な実施例が示されている。

ここではランナ１７だけが必要で逆転通路１８はレーザ
ガスの特Ｃ二効果的な冷却１二利用される。

丁べての実姉態様では環状通路と１町管は比較的大きい
直径で作られているＫめ、流れ（υ抵抗が非宮【二少な
い。直径４０ＣｒＩＬで回転速畦が約４０００回／分の
ランナり場合レーザ・彦（二は毎時１０００ｄのレーザ
ガスが循環される。４個のレーザ管をもつシステムでは
、これが１部以上の出力（−相当Ｔる。出力は硬質（之
とえばチタンからなる〕ランチを高速回転させ、数個の
装置乞並列ま二は直列に結合させると、マルテイキロワ
ット範囲に増ＩＪ目できる。

並列結合は、たとえば一つの！ｌＩ］（二牧（１司のラ
ンナを収り付（することで行われる。この並列結合は第
６図および第７１図＋二示すようｆ二軸方向に延びたラ
ンナ１９を使用丁れば実現できる。この場合環状通路と
しては外環状通路２０が考慮され、直管２１、２２は広
い通路Ｃ二拡大される。もつとも直管２１．２２は再び
レーザ管ζ二分れるのが有利である。反吋’Ｊ＋’ｔ　
２３　によりてレーデ線は１つの管から隣りの管へ屈折
される。

好ましい実施態様は１６，０００回／分あるいはそれ以
上の高速で回転するランナが用い１うれる。

レーザガスはランナ１９のある側だけで勅かされ、イ１
４２の側の半環状通路２４ン経てレーザ管２１中へ反転
される。

ｎｌｌ連通路２２広くなって冷却器として１（ら成され
る。レーザ１１Ｍ路の始まり（二は′電極２５が設けら
れている。第６丙はランチの回転軸を通るｌ断面図、弔
７図はレーザ通路の断面図である。

第８図Ｃ：下丁実施例のように２つの装置を互に鏡像の
ようＣ二対向して継ぎ合せると出力をマルチにＷ−頭載
まで倍ＩＪ１」できる。この場合ガスの流れはて「莞力
１ら離れて両側Ｃ二回けられ、ガス流中の粒子による境
の汚れが避けられるという付ＪＪＯ的な利点が得ら埼す
る。

さらに、レーザを第６図〜第７図（二示すよう（二たと
えば［ａｌ、［ｂｌとｔｃｔ部の構ｈｙ、（二すると有
利であることがわかった。製作技術上の理由から羽根車
ランナ付き駆動部（ａ部ンを片側Ｃミ端末の方向転換部
（０部）を他の側にして、冷却器付き中間部（ｂ部ンと
レーザ管を別々【二作り、それらをねじで真空気密Ｃ二
結合させるのが１内当である。

これによって、冷却器付き中用］都（ｂ部ンを絶縁材料
から作り、同大なレーザ管を放電管として空 利用できるようＣ二なる。冷却器付き中間部（ｂ）の代
りＣ二、方向転換部の端末部（Ｃ都）を絶縁性材料から
作ることもできる。

レーザ管の活性長をかなり制限する不色縁の問題は、場
合Ｃ二よっては分割できる実′α的に環状の中間電極音
用いることＣ二よって解決できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は不発明の読直の仔利な実施例乞示す
もので第１図、第３図は水平断面図、第２図は縦断面図
であって、環状路はランナの上部、＃にある。 第４図はガスイ盾ｂａ用に用いられている本発明の曲の
実施例の縦断面図である。 第５図はガスイ１ｌｉＶ環用Ｃ二単−のランナをもつ本
発明の１実施例の水平断面図である。 第６図とＸ７３７図は回転軸万回シー延びるランナを用
いて数個のシステムが並列に結合できる本発明の他の実
施例を示すもので、第６図は水平断面図、第７図は酸１
祈而図である。 第８図は第６図、第７図１：ボ丁２つの装置を左右逆に
結合させ定本発明の他の実施例の水平断面図である。 １．１？ｙ、１９・・・羽根車（ランナン、５．１６，
１８，２１．２２・・・直管、２．１１．２０・・・環
状１１η路、 ７．８．９・・・反射鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　ガス循環のための環状通路Ｃ畷奔接Ｔる接線ブロワ
   のランナ形の少なくとも１つの羽根車と、羽根車の環状
   通路中【二接線で開口する少なくとも２つのＩｙｉ管（
   直通路）とからなり、環状通路は直管の間で中断されて
   おり、環状通路と直管とがレーザガスの循環区間を形成
   し、その際少なくとも１つの直管がレーザ共振器とされ
   ていることを特徴とする高速ガス流をもつガス輸送原理
   Ｃ二よるレーザ装置。 ２　平行する２つの直管（６）が２つの羽根車（１）の
   環状通路（２）に接線で互いｔ二結合していることを特
   徴とする特許請求り軛囲第１項を己・（戊のレーデ装置
   。 ３　少なくとも１つの直管（１８，２２）が冷却区間と
   して形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載のレーザ装置。 ４．２つの直管（３）がレーザ共振器として形成され、
   レーザ線通路を結合させるため、直管中に反射鏡（７，
   ８，９）が設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項まＫは第２項記載のレーザ装置。 ５　羽根車（１）が半環状断面であり、ラジアルワエブ
   を具えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第４項のいずれかの項を二記載のレーザ装置。 ６　羽根車としてランチ（１６，１９）が設けられてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項の
   いずれかの項に記眠のレーザ装置。 ７、羽根車（１６）の上下側方ｆ、−環状通路（１４，
   １５）が設けられ、その中へ２つの直管（１６）がそれ
   ぞれ２つのレベルで開口していることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項記戦のレーザ装置。 ８８　　直管（２１，２２）によって結合されている、
   環状通路（２０）が設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第６項記載のレーザ装置。 ９、羽根付きランチ（１９）が回転軸方向に延び、それ
   （一応じて広がる直管（２１，２２）が外環状通路（２
   ０）内へ開口していることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載のレーザ装置。 １０　　少なくとも１つの広い直通路（２１）がレーザ
   管内で分割され、レーザ線通路結合のためＣ二反射鏡（
   ２３）が設けられていることを特徴とする特許請求の頓
   囲第９項記載のレーザ装置。 １１　　広い直通路（２２）が冷却区間として形成され
   ていることを特徴とする特許請求の仙囲第１０項記載の
   レーザ装置。 １２．２つの装置が長さ方向で互いＣ二鏡像的（二結合
   され羽根車ランナ（１９）の回転方向は、ガス流がレー
   ザ鏡から両側へ運び去られるようＣ二選ばれることを特
   徴とする特許請求の軛囲第１項から８１１項のいずれか
   の項ｌ：記戦のレーザ装置。 １３、羽根付きランナをもつ駆動部（ａ部う、レーザ管
   をもつ冷却部（ｂ部）および方向転換部（Ｃ部］が別個
   の単位として真空気密に結合されてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第１２項のいずれかの項Ｃ
   二記載のレーザ装置。 １４、　　レーザ管をもつ冷却部（ｂ部）Ｈよび／また
   は方向転換部（Ｃ部］が絶縁材料からなることを特徴と
   する特許請求の尚囲＠１３項記戦のレーザ装置。