JPS604285A - 無声放電式ガスレ−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】 この発明は無声放電式ガスレーザ装置、とくにその電極
部の改良に関するものである、従来の無声放電式ガスレ
ーザ装置の一例として第１図に示すものがあった。第１
図は従来の三軸直交型無声放電式ＣＯ２レーザ装置の概
略図である。

第２図はその要部電極構造を示す断面図、第３図は第２
図の１−１線による断面図で、放電状態を示す図である
。図において、（Ｉ）はレーザ発振器。

（２）は接地された金属電極、（３）は高周波高電圧が
印加される誘電体で被覆された誘電体電極で９両電極（
２１、（３１は相対向して配信されている。（４）は放
電空間、（５）は誘電体電極（３）の金属型枠（２）と
の対向面である主要放電部、（６）は熱交換器、（７）
はプロアであり、放電空間（４）内には炭酸ガス（ＣＯ
２）　＋ヘリウムガス（Ｈｅ）　、窒素ガス（Ｎ２）等
の混合ガスから成るガスレーザ媒体が熱交換器（６）に
て冷却され、プロア（力により加速されて毎秒３０ｍ程
度の高速度で循環供給される。ようになっている。矢印
α３１はこのような媒体ガ入備、パ環流を示す。（８）
は全反射鏡。

（９）は部分反射鏡で、これらは放電空間（４）の両端
に配置され、光共振器を形成する。αＣは誘電体電極（
３）を構成する金属電極、　（Ｉｌｌは金属電極◇１を
被覆する誘電体、ａ２は主要放電部（５）以外の誘電体
ａＩ）表面をｆｌｊ　ｊ　ｓ機セメント層、　（１４１
は交流電源で、誘電体電極（３）に１００ＫＨ，１０Ｋ
Ｖ（実効値）程度の高周波高電圧が印加され、放電空間
（４）に無声放電として知られて＼・る安定したグロー
状の放電が生起される。放電空間（４）においては、ブ
ロア（７）による媒体ガス循環流α四と画定Ｗｉ、（ａ
　、　（３１間の無声放電とが第３図に示すように直交
する状態となり、この時の放電エネルギーがガスレーザ
媒質に与えられ、この例では炭酸ガス（００２）分子が
レーザ励起され、前述した媒質ガス循環流０３および無
声放電とが直交することになる。すなわち、放電空間（
４）とその両端に固定配置された全反射ψ（８１と部分
反射鏡（９）で形成される光共振器の光軸に対してレー
ザビ−ム（Ｉｓの励起が行われ、光共振器による共振増
幅が行われた後、その一部が部分反射鏡（９）から−ザ
媒質の温度上昇は、レーザ発振のエネルギー効率を低下
させる原因となるので、放電空間（４）の媒質ガスの循
環流＋１３１は熱交換器（６）にて冷却され。

プロア（７）にて高速度で強制疲環させられることによ
り、ガスレーザ媒質の温度上昇を抑制している。

また、誘電体電極（３）の温度上昇による誘電体電極（
３）を構成する誘電体ａＯの破壊を防止するために。

誘電体電極（３）の内部にはポンプＱＧから冷却器０Ｄ
および純水器ａυを通って冷却され、かつ電気抵抗の増
加された純水冷却水が供給され、誘電体電極（３）の発
熱が直接冷却水によって冷却されるようになっている。

従来の三軸直交型無声放電式Ｃ０２レーザ装置の構成は
以上の通りであるが、以下金属電極（２）。誘電体電極
（３）間に印加される高周波高電圧に基づ（無声放電に
よるレーザ励起作用を説明する。

無声放電は両電極（２１、（３１間に印加される高周波
高電圧（約１０ＫＶ）’に基づき放電空間（４）内忙誘
電体Ｉを介して生ず秒交流放電であり、電源電圧の各印
加周期の上昇過程において放電開始電圧（約５ＫＶ）に
達するとパルス的放電が生じる。

この放電により誘電体（１１）の表面には放電電流によ
る１Ｕｔが蓄稍され、その結果放電空間（４）の電圧が
低下して、パルス放電が消滅する。以上のパルス放電が
電源電圧の各周期における上昇過程において繰り返えさ
れ９通常の場合、交流電源電圧の半サイクル中数回〜数
十回の繰り返えしパルス放電がイ（ｌられる。また、極
性の反転する次の半サイクルには逆挿性のＩｉ￥１様の
パルス放電が繰り返される。

従って放電空間（４）への放電電力供給は継続的な繰り
返しとなるが、レーザ励起およびレーザ発捜出力はガス
１／−ザ媒質中の窒素がエネルギープールとして作用す
るため時間的ＶＣ１′＋ぼ一様の出力とじて得ることが
できる。

以」−のような無声放電では誘電体電極（３）内の金属
電極ａ１の電圧は約１０ＫＶ（実効値）と、放電空間（
４）内の放電開始電圧約５ＫＶよりも大きいので、第３
図に示すように誘電体ａυの背後まで沿面放電が広がる
可能性、が、ある。また９この放電（以′、＼゛・） 下沿面放電と称す仝〕−／により放電エネルギーが有効
に放電空間（４）内（すなわち光共振器空間）に入らな
いため発振効率が低下することになる。

そこでこの対策として従来のレーザ発振器（１）の誘電
体電極（３）は主要放電部（５）以外の誘電体◇１）の
表面を無機セメントｏりで扮っていた。また、絶縁物と
して無機セメン）（１３を用いた理由は、無機セメント
は沿面放電にさらされても発振効率を低下させる有機性
アウトガスの発生が１よいためである。

しかしこのような構成で用いられる無機上メン）０２は
ヒビ割れを生じたり、誘電体αυとの接着不良等から、
放電面制御が極めて困ｆｆ１ｌ＋であり、電極の性能は
製作者の技能に大きく左右されるなどの欠点があった。

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、電イ版の対向面上にある誘電体
の比誘電率を上記対向面以外の上記電極面上にある誘電
体の比誘電率に比し、大きくすることにより、高いレー
ザ発振効率で、高信頼性を有する無声放電式ガスレーザ
装置ｉｔを提供することを目的−と：侵ている。

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、この発明の一実施例に係る要部電極構造を示す断
面図である。（１１Ａ）は金属電極（ＩＱを被覆する誘
電体０υの、もう一方の金属電極（２）との対向面、　
（１１Ｂ）は上記対向面（１１Ａ）以外の誘電体０１）
部分であり、対向面（１１Ａ）部の比誘電率より。

対向面（１１Ａ）部具外の部分（１１Ｂ）の比誘電率を
小さく構成している。誘電体（１１）にチタンサンバリ
ウム等のセラミクス類を使用した場合、同質材料におい
ても、焼き付ける温度等により比誘電率を変えることが
でき９例えば（１１Ａ）部を比誘電率εＡ＝１０００に
、　（１１Ｂ）部を比誘電率εＢ−１００にして誘電体
（１１）を構成する。

このように構成することにより、誘電体電極（３）にお
ける放電電力Ｗｄは誘電体ａυの比誘電率に比例するの
で、　（１１Ｂ）部で消費される電力は、　（１１Ａ）
部で消費される電力のεＢ／ε八倍（へＢは（１１Ｂ）
部の比誘電率、εＡは（１１Ａ）部の比誘電率を示す。

）能となる。もちろん、上記のような構成においては、
有機性アウトガスの発生もない。

なお、上記実施例では、チタンサンノ（リウム等の同質
材料で比誘電率を変化したものを示したｈ〜。

比誘電率の異なるガラスを（１１Ａ）部、　（１１Ｂ）
部に溶着することによって誘電体０１）層を構成しても
、同様の効果を示す。

また、　（１１Ａ）部及び（１１Ｂ）部を比誘電率の違
う二種類以上の材料９例えば（ＩＩＡ）をセラシクスで
。

（１１Ｂ）をガラスで一体に、構成し、誘電体電極（３
）を形成してもよい。

以上のように、この発明によれば、電析の対向面上にあ
る誘電体の比誘電率を上記対向面以夕本の電極面上にあ
る誘電体の比誘電率に比し、大きくしたので、沿面放電
をおさえ、レーザ発振ａ率を上昇せしめ、信頼性の高い
ものが得られる効果力くある。

略図、第２図は第１図の要部電極格造を示す断面−，第
３図は第２図の１−１腺による断１図１．第４図は、こ
の発明の一実施例に係る要部電析構造を示すｍ１面図で
ある。

図において、　（２１、（３１は電極、（４）は放電空
間、α１）は誘電体である。

なお９図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

代理人大岩増雄 第１図 ６ 第２図　。

第３図 手続補正書、（目元） 表示　特願昭　５８−１１３１２８号 名称　無声放電式ガスレーザ装置 る者 示　（６０１）三菱電機株式会社 代表者片山仁八部 人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１）＠対向して配置され、−少なくとも一方が誘電体
   で被覆される両型ｌｉｉ間に交流電圧を印加し。 上記両電極間に無声放電を発生させ、この無声放電をレ
   ーザ励起源とするものにおいて、上記電極の対向面上に
   ある誘電体の比誘電率を、上記対向面以外の上記電極面
   上にある誘電体の比誘電率より大きくしたことを特徴と
   する無声放電式ガスレーザ装置。 （２）誘電体を同質の材料で形成したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の無声放電式ガスレーザ装置
   。 （３）　誘電体を二種類以上の材料で形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の無声放電式ガスレ
   ーザ装置。