JPS6037188A - ガスレ−ザ発振器 - 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】 この発明はガスレーザ発振器に関し、特にその陰極の構
造に関するものである。

第１図は従来この種の装置として代表的な光軸。

放電、ガス流の各方向が互いに直交するいわゆる三軸直
交壓の００□レーザ装置の要部格成を示す縦断面図、第
２図は第１図１−ＢｙＫおける横断面匈である。第１図
、第２図鎖おいて、（１）は＠極。

励は陽極（１）と対向し複数に分割された陰極、（３）
は１１Ｓ縁吻の陰極基板であり、陰極（２）を保持して
いる。

（４）は陰極（２）に夫々接続された安定化抵抗、（５
）は、陽極（１）と陰極（２）に電圧を供給する直流高
圧電源、（Ｇ）は交流バイパスコンデンサー、（７）は
陰極（２）の近θｉに配設された誘電体電極、（８）は
誘電体電極（７）に電圧を供給する交流高圧電源、（９
）は放電励起部、　（ＩＩは放電励起部（９）へ供給さ
れるレーザガスｔ　（’１）は全反射鏡、　（１２）は
部分反射鏡であり、放電励起部（９）を介して対向して
配置されているａ　（１３）は出射レーザ光である。

次に、第１図、第２図に示した従来装置の動作について
説明する。

陽極（１）とレーザ光軸にそって配列された多数の陰極
（２）との間に、　００２．Ｎ２＃　Ｈｅから成る混合
ガス００を矢印方向に流しながら、陰４ｉ　＋２）の上
流側に配した誘電体電極（７）に、交流高圧電源（８）
より交流高電圧を印加すると、誘電体電極（７）と陰極
（２）、または誘電体電極（７）と陽極０）の間で交流
放電が生成される。ここで直流高圧電源（５）の直流高
電圧を安定化抵抗（４）を介して印加すると、陽極（１
〉と陰極（２）の間に均質で安定なグロー放電が生成さ
れる。こ神放電により形成された放電励起部（９）罠は
、シー１！、、ｉガスＯＱの中の特定の振動単位間に反
転分布が形ｂＩ配され、放電励起部（９）を挾み対向配
置した全反射鏡（１１）と部分反射鏡（１２）から成る
光共振器により。

レーザ発振が生じ１部分反射ｇ（１２）からレーザビー
ム（１３）が出射される。

ところで、レーザ製置な小型にして、なおかつ高出力化
、高効率化を企るには、レーザ励起放電の高密度化、均
質化を企ることか重要である。上述の交流放電は、陰極
（２）近傍、並びに放電空間を予備電離し、主放電であ
る直流放電の高密度化。

均質化を促す作用をするもので、その′電力は直流放電
の電力の２〜５％で十分である。

ここで、励起放電の高密度化の際に生じるグロー放電か
らアーク放電への移行過程について説明する。

第３図は気体放電における典型的なＶ−Ｉ特性図である
。第３図に示すように、気体放電では電流がある値に達
するまでは、電流値にかかわりなく定電圧特性が保たれ
る。この時の放電は正規グロー放電と呼ばれる。この領
域では、電子は、電子とガス原子１分子との衝突による
二次電子放出（８作用）、および正イオンと晧極面との
衝突による電子放出（ｒ作用）によって供給される。γ
１）ｈ用は、陰極表面圧存在する電圧降下ｖｃ　によっ
て維持される。このｖｃの値は、実際に陰極面で放電し
ている面積に比べ、陰極面が大きい限り一定となる。正
規グロー放電とはこれを満たす放電で。

電流密度は常に一定となり、電流の増加は陰極放電面積
の増加で補なわれ、放電維持電圧は一定に保たれる。

放電可能な陰極面がすべて放電によって包まれるまで電
流が増加すると、ｖｃ　の上昇により電流が補なわれる
ようになり、すなわち、放電維持電圧が上昇する。この
時の放電は異常グミー放電と呼ばれる。

さらに？Ｗ流が増加して−くと、陰極表面の温度が上昇
し、熱電子放出が主体的となって、急激に電流密度が上
昇し、逆ＫＶ、は減少する。この時の放電はアーク放電
と呼ばれる。レーザ媒質を効率よく励起するには正規グ
ロー放電が必要となる。

ところで、上述に示した電極構造において、従来一般に
用いられてきた放電は、交流高圧電源（８）と誘電体電
イ返（７）による補助放電としての無声放電がなく、単
に直流放電のみでグロー放電を得ていた。この場合、陰
極表面の温度が上昇する以前に。

］電空間において電荷の集中が起こり、アーク放演；カ
生じていた。ところが、第１図、第２図に示１”ように
、交流高圧電源（８）と誘電体［極（７）忙より補助放
電として交流放電が重畳された場合、その予備電離効果
により電荷の集中化が緩和されるので、従来に比べ２〜
３倍程度投入可、流を増加させることができた。

しかしながら、投入電流を増加させ、高出力化。

高効率化を計る場合、陰極し【、１本当りに流れる電流
が増加するため、たとえ補助放電により空間的な電荷の
集中が起こらなくとも、また、陰極（２）表面の面積が
充分足りていたとしても、陰極（２）の温度上昇釦より
て、−り放電に移行するという欠点があった。

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
めになされたもので、６陰［Ｋ冷却用のフィンを装着す
ることにより、放電がアーク放電へ移行することを防止
し、小型でかつ大出力が得られるガスレーザ発振器を提
供することを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第４
図は冷却用フィンの一例を示す上面図。

第５図は第４図の側面図、第６図は冷却用フィンを陰極
（２）に装着した状態を示す斜視図、第１図は酪・１際
にレーザ装置に装置したこの発明の一実施例“装置を示
す横断面図であり＃　（１４）は冷却用のフイｌである
。

次に、第１図に示した実施例装置の動作について説明す
る。この実施例装置では、各陰極（２）に冷却用フィン
（１４）が夫々装着されており、放電励起部（９）には
−１０〜１０℃に冷却されたレーザガス（１０）が流し
込まれているため、放電により発生した陰極（２）の熱
は冷却フィン（１４）によりすみやかにガス流とともに
取除かれ、陰極（２）の温度上昇を押さえることができ
る。従って、陰極（２）表面の放電面を十分取れば、陰
極（２）１本当りの電流値は空間的電荷集中が起こる制
限値まで増加させることができ。

交流高圧電源（８）と誘電体電極（７）による交流重畳
放電の長所を最大限まで活用することができることにな
る。

第８図はこの発明の他の実施例を示し、（１４ａ）は薄
型の円板形状、もしくは１４円形状のフィンであり、陰
極（２）に装着される。このような形状のフィンにおい
ても、第１図に示した冷却フィン（１４）と同様の効果
が得られる。また、冷却の効果を増すためにフィン（１
４ａ）を２層以上に重ねても良い。

なお、上述の実施例では補助放電により交流放電が重畳
されたガスレーザ発振器を例示したが。

１４の発明は交流放電が重畳されない直流放電のみ骨励
起形態のガスレーザ発振器においても２条件社よっては
効果を得られる。特に、レーザガスの圧力が比較的低い
条件（通常は５０Ｔｏｒｎ以下）において、その効果が
顕著となる。

以上のように、この発明によれば陰極に強制空冷用のフ
ィンを装着したので、陰極１本当りに流せる電流を増加
させることができ、ガスレーザ装置の小型化、高出力化
、高効率化を計ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスレーザ発振器の一例を示す縦断面図
、第２図は第１図の１−１際面図、第３図は気体放電の
一般的電圧一電流特性を示す特性図、第４図はこの発明
の一実施例化よる冷却用フィンの構成を示す上面図、第
５図は第４図の側面図、第６図は冷却用フィンを陰極に
装着した状態を示す斜視図、第１図はレーザ装置に組み
込んだ状態のこの発明の一実施例を示す横断面図、第８
図はこの発明の他の実施例の冷却フィンを陰極に装着し
た状態を示す斜視図である。 図において、（１）は陽極、（２）は陰極、（５）は直
流高圧電源、（７）は誘電体電極、（８）は交流高圧電
源、　０１））＃４．レーザガス、　（１４）（１４ａ
）は冷却用フィンである。 １−１１．ｃお１図中、同一符号は同一、又は相当部分
を末す。 出願人　工業技術院長　）すＩＢ 第　１　図 第　２　図 第　３　阿 第　４１ １５図 第　６　図 第　７　図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１レーザガスの気流を挾み相対向するように配設さ
   れた陽極と複数の陰極、上記陽極と複数の陰極との間に
   電圧を供給する直流高圧電源、上記陽極と複数の陰極の
   対向間隙を介して対向し【配設された一対の反射鏡、上
   記複数の陰極に取付けられ上記レーザガスの気流により
   強制空冷される冷却フィンを備えたことを特徴とするガ
   スレーザ廃振器。 （２）冷却フィンは陰極に嵌合固定されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１１）項記載のガスレーザ発
   振器。 （３）　冷却フィンを薄形の円板形状としたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（２）項記載のガスレーザ発振
   器。 （４）　冷却フィンを楕円形状としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第（２）項記載のガスレーザ発振器。 φ）　冷却フィンは陰ＷＳＫ複数枚取付けられているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のガスレ
   ーザ、発振器。 （６）　陽極と複数の陰極とには交流高圧電源による補
   助放電が行なわれていることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載のガスレーザ発振器。