JPS60128684A - 金属イオンレ−ザ− - Google Patents

金属イオンレ−ザ−

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JPS60128684A
JPS60128684A JP23606083A JP23606083A JPS60128684A JP S60128684 A JPS60128684 A JP S60128684A JP 23606083 A JP23606083 A JP 23606083A JP 23606083 A JP23606083 A JP 23606083A JP S60128684 A JPS60128684 A JP S60128684A
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JP
Japan
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cathode
hollow cathode
laser
inner end
anode
Prior art date
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Pending
Application number
JP23606083A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromi Kawase
宏海 川瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
    • 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
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/031Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は金属イオン発生材料および陰極物質の付着によ
る陽極と陰極の短絡を防止し、出力の安定化並びに長寿
命化を可能にした金属イオンレーザ−に関する。
〔従来技術〕
近年、ホロー陰極放電を用いた金属イオンレーザ−が種
々提案されている。この種のレーザーはその励起の強さ
から多色発振が可能で、現在のところH8−Cdイオン
レーザ−では12本の発振線が観(H(]きれており、
その中には光3原色の赤、存。
緑が含まれ、液体レーザーおよび固体レーザーにみられ
ないすぐれた特色を有しているが、今だ実用の域に達し
ていないのが実情である。その原因としては種々老先ら
れるが、その一つとしてレーザー活性領域内で金属蒸気
を扱うため、ii制御し難く、陰極表面にCd蒸気が付
M凝固し、陰極表面を絶えず初期状態に保つことができ
ず、動作時1生に経年変化が起るためと思われる。この
問題を解決する手段としてはプラズマの端がcd金金属
触れないようにしてCd蒸気が過多になるのを防ぐと共
に陽極ビン間隔を狭めH8イオンで絶えず陰極表面をス
パッタリングし、表面状態をきれいに゛すればよいわけ
でおるが、その場合スパッタリングにより・飛び出した
陰極物質が陽極に刺着凝固して劣化させたり両電極間の
絶縁体に付着凝固して電極同士を短絡させるなどの不都
合が生じる。
そこで従来の電極構造としては第1図に示す如く絶縁ス
ペーサ82を介してホロー陰極80に挿入配置される主
陽極83の内端部をさらに別の絶縁スペーサ84で保護
したり(特公昭55−.51349号公報)あるいは第
2図に示すように主陽極83がぼ通装置されるキャップ
状の絶縁スペーサ85をホロー陰極80の陽極取付用孔
86に嵌合固定したものが知られている。しかし、前者
においては2つの絶縁スペーサ82.84を必要とする
ため構造が複雑化し、また環状の絶縁スペーサ84を用
いているため溜部8Tの空間がそれだけ狭くなり、広く
すべく内パイプ80Aの間pt。を広げると、レーザー
管自体の全長が長くなり大型化するという欠点を有して
いる。
一方、後者のものにおいては構造的に陽極取付用孔86
の端縁M点と主陽極83の内端N点との間で放電が起こ
り易く、スパッタリング作用により依然として陰極物質
が飛び出して絶縁スペーサ85の内側面および主陽極8
3に付着し、ひいては短絡を招く等の欠点を有する。
〔発明の概要〕
本発明は上述したような点に鑑みてなされたもので、内
端面がホロー陰極の陰極面とはy面一でかつ内端面中央
に拡開した凹部を有する絶縁体を介して陽極を前記ボロ
ー陰極丙挿入配置するに際し、前記陽極の内端を前記凹
部内に位置、されて陰極面から引込めた構造とすること
により、絶縁体表面を放′亀熱で焼くと同時にH8イオ
ンでスパッタリングし、前述した陰極物質の付着凝固を
防止し、長期間に亘って安定なレーザ動作を確保し更に
は小型化が可能な金属イオンレーザ−を提供するもので
ある。
(実施例J 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
第3図は本発明に係る金属イオンレーザ−の一実施例を
示す断面図、第4図は同レーザーの要部拡大断面図であ
る。これらの図において、1は4ガスを封入したレーザ
ー管、2,3はブリュースター窓、4はホロー陰極、5
a、5b、5cは主陽極、ea、ebは補助陽極、7は
絶縁体、8A、 8Bは金属イオン発生材料9の溜部、
10は陽光柱放電通路、11はグロー領域、12は陰極
暗部である。
前記ホロー陰極4は、例えばステンレス等からなる導電
性の肉厚パイプで形成されて、その中心孔が前記グロー
領域11の発生する陰極ボア13′を構成し、周面に前
記3本の主陽極5a、5b、5cが該陰極4の軸線方向
に等間隔をおいて配設されている。これら主陽極5a、
5b、5cの間隔は比較的狭く、例えば活性長30C1
n、ボア径(D)3.5c1nの場合、2c1n程度に
設定される。前記溜部8A、 8Bは前記ホロー陰極4
の外周面に中央部の主陽+f5bの両側に位置して形成
された環状溝からなり、これら溜部8A、8Bに前記金
属イオン発生材料9がそれぞれ収容されている。また、
前記各溜部8A、8Bは前記ホロー陰極4の陰極ボア1
3′の表面13に形成された周方向のスリン) 14A
、14Bにより前記グロー領域11と連通されている。
このようにすると各溜部8A、8Bを前記グロー領域1
1から実質的に離すことができ、プラズマの侵入を防止
することかできる。なお、4′はホロー陰極4の外管で
ある。
前記補助陽極5a、5bは前記ブリュースター窓2.3
を保護するためのもので、前記ホロー陰極4の両端にこ
れと同軸接合された絶縁キャップ15a、15bに前記
絶縁体7を介してそれぞれ配設され、各陽極6a 、 
6bは両側の前記主陽極5a、5cと離して設けられて
いる。そして、前記各絶縁キャップ15a、15bの中
心孔16の径d1は前記ボア径りから陰極暗部12の厚
み分を引いた値とはソ等しい寸法に設定されている。
前記主陽極5a、5b、5cの絶縁体γは、セラミック
等で形成されてその内端が前記ホロー陰極4の陰極面と
はソ面一になるように該陰極4の陽極取付用孔(図示せ
ず)に外部から嵌合されてアルゴン溶接等により固着さ
れており、内端面中央には内底部分が円錐形をなすこと
により拡開し前記各王is%3 極5a 、 5b 、
 5cの挿入端部を収容する凹部17が形成されている
。前記各主陽極5a、5b、5cの内端は、前記絶縁体
7の内端縁、換言すればホロ−陰極4の陰極面13より
剪言σ凹部17内に所定寸法tだけ引込んでいる。なお
、補助陽極6a、6bの絶縁体7も同様に形成されてい
る。
前記主陽極5a、5b、5cおよび補助陽極5a、6b
の上端部は、下端が前記絶縁体7の上面に形成された凹
部に嵌合されたガラス管30によってそれぞれ囲、魂さ
れている。このガラス管30は前記各陽極とホロー陰極
4の表面との間での放電を防止するだめのもので、該ガ
ラス管30と対応する陽極との距離は陽極の熱膨張によ
る屈曲に対して両者が接触しない範囲で適宜な寸法に設
定保持されて−いる。
次に、このような構成においてレーザー動作について説
明する。
主陽極5a、5b、5c、補助陽極5a 、 [ibお
よびホロー陰極4との間に所要の電圧を印加し、前記上
(匂41ス5a、5b、5cと前記ホロー陰極4間に負
グロー放電を発生させる。ここで、金属イオン発生材料
9としてC6を用いたH、−Cd レーザ7の場合につ
いて説明すると、上記負グロー放電の熱損によりCd蒸
気が発生し、これがIIe イオンなどの励起粒子によ
って高いエネルギー準位へ遷移される。
この場合、前記ホロー陰極4は肉厚バイブで形成されて
いるため、熱伝導および熱容暇が大きく、レーザー管1
内の温度分布を均一にするので、異常グロー放電からア
ーク放電への移行は防止される。また、絶縁体7の内端
面に凹部17を設け、との凹部7内に主陽極5a、5b
、5Cの内端を位置させ、ホロー陰極4より引込めてい
るので、陰極物質の絶縁体7の凹部17への付着凝固を
防止する。
すなわち、主陽極5a、5b、5cを引込めると、陰極
面13と面一にした場合もしくは陰極面13より陽光柱
放電通路10内に突出させた場合に比べて、放電熱で凹
部17の内面全体を周囲の陰極温度より高くなるように
焼くと同時にH8イオンでスパッタリングするため、C
d蒸気および陰極物質の付着が殆んど起らず、また放電
の背後(凹部17の奥側)に入り込もうとするCd蒸気
は、主陽極5a、5b、5cの真下におる陽光柱放電の
電気泳動効果によって吹き返し、凹部奥壁への付着を防
止する。したがって、主唱’+ 5a 、 5b 、 
5cとホロー陰極4とが短絡して同電位になることがな
く、切間状態を良好に維持し、安定な放電を得ることが
できる。なお、補助l’a% 6a 、 ebについて
も同様の作用効果を有する。
また、前記主唱(M 5a、5b、5c、6a、6b 
の引込み寸法tをあまり大きくすると、陽光柱放電の領
域内に移動縞が発生し、陰極ボア内のグロー放′眠に、
そのゆらぎを伝え、レーザー領域が雑音性の多いものと
なる。一方、tを小さくし過ぎると、Cd蒸気の吹き返
しが悪くなる。しだがって、引込み寸法りとしては2m
m程度示最適である。
前記主1易極5a、5b、5cはその間隔が狭く設定き
れているので、ホロー陰極4の陰極面13をH8イオン
が絶えずスパッタリングし、該陰極面13の状態をきれ
いにする。また、スリット14A、14Bを介して陰極
ボア13′と各溜部8A、8Bを連通し、前記溜部8A
、8Bをグロー領域11から実質的に1li6シている
ので、プラズマが各溜部8A、、8’Bに入り込むのを
防止することができる。したがって、He イオンのス
パッタリングによってCd蒸気が過多になることがなく
、陰極温度のみによってCd蒸気圧を制御できる利点を
有している。
第5図は本発明の他の実施例を示す四部拡大断面図で、
主陽極5の絶縁体7内に薄膜抵抗20を埋設し、その発
熱を利用して主陽極5を加熱するようにした点が上記実
施例と異なっている。このようにするとCd蒸気が多過
ぎる場合、前記主陽極5の内端部にCd蒸気が付着する
のを防止する上で極めて有効とされる。
第6図は本発明のさらに他の実施例を示す四部拡大断面
図で、主陽極5の真下の陰極面13に→くア径より大き
な径で凹部25を形成し、前記主陽極5の真下の空間を
広くしたものである1、このように主陽極5の真下の空
間を広くすると、プラズマ電位の競合緩衝空間として働
くため数的′を上流を低くして+衾(1i物質のスパッ
タリングを減らすことができ、また封入ガス圧の低い鴫
合でも放電開始電圧をホロー効果によって低くすること
ができ、これによって封入ガス圧力を変えたときホロー
効果によって生じたプラズマの位置が連続的に変わり、
レーザー増幅媒体の領域の大きさが不連続に変わらない
ため、低雑音レーザー出力が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明に係る金属イオンレーザーは
、ホロー陰極内に絶縁体を介して挿入配置〃される陽極
の内端を陰極面よりも引込めて前記絶縁体の内端面に形
成されている拡開した凹部内に位置させたa 4M構造
を採用したので、前記凹部内面を放電熱で焼くと同時に
封入ガスでスパッタリングし、金属蒸気および陰極物質
の絶縁体への付着を防電することができる。したがって
、初期状態を良好に維持して陽極とホロー陰極とが短絡
したりすることがなく、安定1〜だレーザー光を長期に
暇って発振する金属イオンレーザ−が得られ、しかも構
造簡易且つ小型にして製作も容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図計よび第2図はそれぞれ従来の電極構造を示す断
面図、第3図は本発明に係る金属イオンレーザ−の−実
施例を示す断面図、第4図は同レーザーの要部拡大断面
図、第5図および第6図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示す要部拡大断面図である。 1・・・・レーザー管、2,3・・・・ブリュースター
窓、4・・・・ホロー陰極、5 、5a、5b。 5c ・・・・主陽極、6a、6b ・・・・補助陽極
、7・・・・絶縁体、8A、8B ・・・・溜部、9・
・・・金属イオン発生材料、1o・・・・陽光柱放電通
路、11・・・・グロー領域、12・・・・陰極暗部。 特許出願人 株式我社小糸製作所 代理人 山川政樹(eジ・1名) 第1図 第2図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 負グロー放電を用いてレーザー光を発生させる金属イオ
    ンレーザ−において、導電性のパイプからなるホロー陰
    極の局面より陽極を絶縁体を介して該陰極内に挿入配置
    してなり、前記絶縁体の内端面は前記ホロー陰極の陰極
    面とはソ面一でかつ中央に拡開した凹部を有し、前記陽
    極はその内端が前記絶縁体の内端縁より前記凹部内にひ
    っこんでいることを特徴とする金属イオンレーザ−0
JP23606083A 1983-12-16 1983-12-16 金属イオンレ−ザ− Pending JPS60128684A (ja)

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JPS60128684A true JPS60128684A (ja) 1985-07-09

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5551349A (en) * 1978-10-11 1980-04-15 Hitachi Ltd Sodium ionization detector
JPS5878483A (ja) * 1981-11-04 1983-05-12 Kimmon Electric Co Ltd レ−ザ−

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5551349A (en) * 1978-10-11 1980-04-15 Hitachi Ltd Sodium ionization detector
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