JPS5918699Y2 - 高速ガス循環型気体レ−ザ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、レーザガスを介して対向する電極間に放電
を生ぜしめ、レーザ発振を起こさせる改良された高速ガ
ス循環型気体レーザ装置に関するものである。

従来、この種のレーザ装置の代表例として、光軸、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軸直交型の炭酸ガスのレーザ装置が挙げられる。

第１図は従来の炭酸ガスレーザ装置を示す概略構成図で
あり、レーザ発振器とレーザ励起用電源から構成されて
いる。

図中、１はレーザガスを封入するための密閉容器、２は
密閉容器１内のレーザガス、３はレーザガス２を循環さ
せるためのブロア、４は陽極、５は陰極、６はレーザガ
ス２のガス流の向きを示す矢印、７は陰極５を支持する
ための維続性陰極基板、８は収縮ダクト、９は拡大ダク
ト、１０は熱交換器、１１は陽極ハーメチックシール、
１２は陰極ハーメチックシールであり、これらによりレ
ーザ発振器が構成される。

また、１３は安定化抵抗、１４はレーザ励起用電源であ
り、これは交流源１５、昇圧トランス１６、整流器１７
及び平滑回路１８により構成されている。

次に、第１図に示した従来装置の動作について説明する
。

先ず、密封容器１の中にＣＯ２、Ｎ ２ 、Ｈｅより成
るレーザガス２を封入し、ブロア３により陽極４と陰極
５との間隙にレーザガス２を矢印６方向に流しながら、
レーザ励起用電源により陽極４と陰極５との間に高電圧
を印加する。

これにともない陽極４と陰極５との間に放電が生成され
る。

なお、ここで図面に垂直な方向の陽極４の長さは、数ｍ
程度のものであり、陰極５は分割型陰極で陽極４に対向
して陰極基板７上に多数配列されており、それぞれの陰
極には安定化抵抗１３が接続され、互いに電気的に分離
されている。

このような陽極４及び陰極５間に生成された放電をはさ
むように、全反射鏡と適切な反射率を持つ部分反射鏡と
を対向して配置すると、この反射鏡部分でレーザ発振が
生しることはよく知られている。

なお、収縮ダクト８及び拡大ダクト９は、両電極間の放
電部で高ガス流速（数十ｍ／ｓｅｃ程度）を得るための
ものであり、また、熱交換器１０は放電により温度上昇
したレーザガス２を冷却するためのものである。

陽極４への高圧印加は、レーザ励起用電源１４から陽極
ハーメチックシール１１を介してなされる。

一方、陰極５は陰極ハーメチックシール１２と安定化抵
抗１３とを介して接地されている。

ところで、通常、陽極４には数ＫＶ〜１０ ＫＶの高電
圧が印加され、同時に安定化抵抗１３の影響により陰極
５も数ＫＶの高電圧となる。

このため、陽極、陰極間に正常なレーザ励起放電すなわ
ちグロー放電を安定に起こさせるためには、収縮ダクト
８と拡大ダクト９を絶縁体で形成する必要がある。

また、放電により生成された電離気体がガス流により拡
大ダクト９部に流入するので、拡大ダクト９下流側に設
置されている熱交換器１０などの接地金属と陽極４との
間のインピーダンスが極度に低下し、その結果、陽極４
と接地金属間で異常な短絡現象が生じることがある。

この異常短絡を防止するために、陽極４と接地金属間の
空間距離を十分太きく（５０ｃｍ程度）することが必要
であった。

従来のレーザ装置は、以上のように構成されており、陽
極にかなりの高電圧が印加されるので、陽極４とガス流
下流側の接地金属との絶縁距離を十分長くとる必要があ
り、装置全体がその分天型となり、陽極ハーメチックシ
ール１１の高圧端子部と接地されている密閉容器１との
絶縁距離も長くとる必要があり、また、レーザ励起用電
源１４の製作にあたり、高電圧部とアース間の絶縁距離
を長くとる必要があり、種々の高耐圧の構成部品が必要
となるなどの欠点があった。

この考案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、中点接地方式によるレーザ励起用
電源とすることにより、簡単な構成で極めてコンパクト
な気体レーザ装置を提供することを目的としている。

以下、この考案の一実施例を図について説明する。

第２図は、この考案の一実施例装置を示すもので、第１
図と同一または相当部分には同一符号を付しである。

図中、１４１はレーザ励起用電源であり、昇圧トランス
１６ａ、１６ｂ、整流器１７ａ、１７ｂ、平滑回路１８
ａ、１８ｂを二組設け、その中性点を接地するようにし
たものである。

また、９１は本実施例における拡大ダクトである。

さらに、交流源１５から昇圧トランス１６ａ、整流器１
７ａ及び平滑回路１８ａを介した正電圧を陽極４に印加
し、交流源１５から昇圧トランス１６ｂ、整流器１７ｂ
及び平滑回路１８ｂを介した負電圧を陰極５に印加する
ようにしたものである。

これにより、陽極４に印加される電位と陰極５に印加さ
れる電位との差電圧により、放電が行なわれることにな
る。

この中点接地方式を採用することにより、レーザ励起用
電源１４１から陽極４に印加される電位は、陰極５にも
電位が印加されるので、従来の場合と比べ約半分でよい
ことになり、かつ放電領域のアース電位が放電ギャップ
のほぼ中央であることが容易に判る。

さて、陽極４と放電部下流側の熱交換器１０等の接地金
属との間の異常短絡を防止するのに必要な距離は、陽極
４に印加される電位に比例し、かつ陽極４と放電部のア
ース電位点の位置との距離にもほぼ比例するので、その
短絡防止距離が従来装置に比べ約１／４程度でよいこと
になる。

したがって、拡大ダクト９のガス流方向６の長さも約１
／４と短、縮でき、大巾なレーザ装置の小型化が可能と
なる。

また、陽極４に印加される電位が従来装置と比べて約半
分ですむことになるので、陽極ハーメチックシール１１
の対アース絶縁距離が約１／２で足りることになる。

同時に、レーザ励起用電源１４の高圧部のアース絶縁距
離も約１／２となり、また、電源構成部品として低耐圧
性のものが使用できる。

以上詳述したように陽極４と陰極５の電位をそれぞれｖ
ａ、−ｖＣとすれば、。

を満足させるように、電源の出力電圧Ｖｉ、 Ｖ２を
定めればこの考案の効果が得られる。

しかしながら、、第２図に示した例のように陰極側回路
に放電を安定化させるための安定化抵抗１３が挿入され
ているために、この抵抗１３での電圧降下Ｖ。

が発生する。

この電圧降下■。は電源電圧（Ｖ１＋Ｖ２）の１０％程
度に選定するのが通常であるので、この場合■１の値は つまり、電源の電圧源の３１５〜２１５程度の電圧を接
地電位を基準とした正電圧として陽極側に印加し、かつ
上記分率に対応させて、２１５〜３１５程度の電圧を、
接地電位を基準とした負電圧として陰極側に印加すれば
この考案の効果が顕著になることがわかる。

なお、上記実施例では３軸直交型炭酸ガスレーザ装置の
場合について説明したが、放電の方向とガス流の方向が
同一、かつその方向の光学軸とがほぼ垂直な構成のいわ
ゆる２軸直交型炭酸ガスレーザ装置であってもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。

また、上記と同種の構成の他のガスレーザ装置に適用し
ても同様の効果が得られることはいうまでもない。

以上のように、この考案装置は、レーザ励起用電源とし
て中点接地方式の高圧電源を用いているので、レーザ発
振器およびレーザ励起用電源を大巾に小型化することが
でき、電源の設計を行ない易くなり、信頼性の高い装置
となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の３軸直交型炭酸ガスレーザ装置の概略構
成図、第２図はこの考案の一実施例による炭酸ガスレー
ザ装置を示す概略構成図である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. レーザガスが封入された密閉容器と、上記密閉容器内に
   対向配置された陽極及び陰極とを有するレーザ発振器、
   上記レーザ発振器にレーザ励起用の電圧を供給する電圧
   源と、上記電圧源の３１５〜２１５程度の電圧を接地電
   位を基準とした正電圧として上記電圧源から上記陽極に
   供給する手段と、上記電圧源の２１５〜３１５程度の電
   圧を接地電位を基準とした負電圧として上記電圧源から
   上記陰極に供給する手段とを有するレーザ励起用電源を
   備えたことを特徴とする高速ガス循環型気体レーザ装置
   。