JPS6070787A - レ−ザ−発振装置 - Google Patents
レ−ザ−発振装置Info
- Publication number
- JPS6070787A JPS6070787A JP17763483A JP17763483A JPS6070787A JP S6070787 A JPS6070787 A JP S6070787A JP 17763483 A JP17763483 A JP 17763483A JP 17763483 A JP17763483 A JP 17763483A JP S6070787 A JPS6070787 A JP S6070787A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- electron beam
- region
- electrode
- laser tube
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/09707—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using an electron or ion beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザー発振装置に関するものである。
イオンレーデ−の発振には多くの場合放電励起法が用い
られた。しかし、放電励起方式では生成される電子の大
部分は低エネルギー領域にアシ、イオンを励起できる高
エネルギー電子はほんの一部だけである。高エネルギー
電子を増大させるには大電流放電としなければならない
が、それではイオンを励起でき々い不要の低エネルギー
電子も増大しさせること＼なり、結局イオンを励起する
ための放電の利用効率は著しく低くなる。又、電流密度
を高くシ、そして高エネルギー電子の比率を高くするに
は細いレーザー管を使用しなければならない。しかし、
それではレーザーの出力は大きくすることはできない。
られた。しかし、放電励起方式では生成される電子の大
部分は低エネルギー領域にアシ、イオンを励起できる高
エネルギー電子はほんの一部だけである。高エネルギー
電子を増大させるには大電流放電としなければならない
が、それではイオンを励起でき々い不要の低エネルギー
電子も増大しさせること＼なり、結局イオンを励起する
ための放電の利用効率は著しく低くなる。又、電流密度
を高くシ、そして高エネルギー電子の比率を高くするに
は細いレーザー管を使用しなければならない。しかし、
それではレーザーの出力は大きくすることはできない。
レーザーの出力を高め効率よく発生させるには、レーザ
ー媒質を励起できる高エネルギー電子を外部から入射さ
せる、電子ビーム励起法が有望と考えられているーしか
し従来の電子ビーム励起レーザー装置では、陰極のの前
面に負のポテンシャルバリヤができ、陰極表面から引き
出されこのバリヤを越えた電子が加速されるようになる
（空間電荷制限）。ビーム電流を増加するには加速電圧
を高くすればよいが、それではビーム電流の増大と電子
の運動エネルギーの増大との双方が同時に行なわれ、こ
れらを独立して制御することはできない。ビーム電流も
２〜３ＫＶの加速電圧の時でさえ／Ａ程度であり、これ
よｐ大巾に増加させることは困難であった。
ー媒質を励起できる高エネルギー電子を外部から入射さ
せる、電子ビーム励起法が有望と考えられているーしか
し従来の電子ビーム励起レーザー装置では、陰極のの前
面に負のポテンシャルバリヤができ、陰極表面から引き
出されこのバリヤを越えた電子が加速されるようになる
（空間電荷制限）。ビーム電流を増加するには加速電圧
を高くすればよいが、それではビーム電流の増大と電子
の運動エネルギーの増大との双方が同時に行なわれ、こ
れらを独立して制御することはできない。ビーム電流も
２〜３ＫＶの加速電圧の時でさえ／Ａ程度であり、これ
よｐ大巾に増加させることは困難であった。
電子ビーム励起レーザーの研究は主として金属蒸気レー
ザーを中心として行なわれてきた。これらの研究結果か
ら電子ビームの入力電力を増加させれば、まだレーザー
出力の増加が期待できる。。
ザーを中心として行なわれてきた。これらの研究結果か
ら電子ビームの入力電力を増加させれば、まだレーザー
出力の増加が期待できる。。
しかし、電子ビームの加速電圧を高くしすぎるとレーザ
ー媒質を充分に励起することなく透過してしまうので、
加速電圧を大きくしてビーム電流を大きくするのではな
く、加速電圧と電子ビーム電流とが独立に制御でき、そ
れによってレーザー媒質を充分に励起できるエネルギー
の大電流電子ビームを発生することがレーザー出力の増
大という課題に対する最も有利な解決である。
ー媒質を充分に励起することなく透過してしまうので、
加速電圧を大きくしてビーム電流を大きくするのではな
く、加速電圧と電子ビーム電流とが独立に制御でき、そ
れによってレーザー媒質を充分に励起できるエネルギー
の大電流電子ビームを発生することがレーザー出力の増
大という課題に対する最も有利な解決である。
本発明の目的は、レーザー発振効率が高く、かつレーザ
ー出力が大きいレーザー装置を提供することである。
ー出力が大きいレーザー装置を提供することである。
この目的は空間電荷制限を排除して放電でつくったプラ
ズマ（プラズマ陰極）から引出した電子流を加速しレー
ザー媒質に衝突させてこれを励起することによシ達成す
る。
ズマ（プラズマ陰極）から引出した電子流を加速しレー
ザー媒質に衝突させてこれを励起することによシ達成す
る。
プラズマ陰極は放電電流に比例して電子流が引き出せる
が、プラズマ陰極から加速して電子ビームを真空中へ引
き出す時 空間電荷制限を受けるのでこのままでは大き
彦ビーム電流は得られない。
が、プラズマ陰極から加速して電子ビームを真空中へ引
き出す時 空間電荷制限を受けるのでこのままでは大き
彦ビーム電流は得られない。
空間電荷制限を解消するため加速領域に中性気体を導入
して、その電離によって生じた正イオン全加速電界の下
で陰極に向は移動させ空間電荷を中和させて消滅させよ
うとしたが、加速領域で放電が起き易く、安定な電子ビ
ームは得られなかった。
して、その電離によって生じた正イオン全加速電界の下
で陰極に向は移動させ空間電荷を中和させて消滅させよ
うとしたが、加速領域で放電が起き易く、安定な電子ビ
ームは得られなかった。
本発明では、加速領域の下流側の別の領域に中性気体を
導入し、加速された電子ビームによシその領域で中性気
体を電離し、生じた正イオンを加速領域を通して逆流さ
せ空間電荷を中和させてこれを消滅させる。この結果プ
ラズマ陰極から流入する電子流は自由な加速を受けるこ
とができ、又電子ビーム電流は放電電流を制御すること
によって制御できる。
導入し、加速された電子ビームによシその領域で中性気
体を電離し、生じた正イオンを加速領域を通して逆流さ
せ空間電荷を中和させてこれを消滅させる。この結果プ
ラズマ陰極から流入する電子流は自由な加速を受けるこ
とができ、又電子ビーム電流は放電電流を制御すること
によって制御できる。
従って、レーデ−媒質に衝突してこれを励起するような
運動エネルギーを電子に与えるように加速電圧を調整し
、これとは独立して放電電流を調整して広範囲にビーム
電流の大きさを調整し、所要の大きさのビーム出力を得
ることができる。引き出す電子ビームの径は放電励起方
式の様なきびしい条件を受けないので、レーザー管の断
面積も大きくすることができ、このことはレーザーの出
力を大きくする上で有利である。
運動エネルギーを電子に与えるように加速電圧を調整し
、これとは独立して放電電流を調整して広範囲にビーム
電流の大きさを調整し、所要の大きさのビーム出力を得
ることができる。引き出す電子ビームの径は放電励起方
式の様なきびしい条件を受けないので、レーザー管の断
面積も大きくすることができ、このことはレーザーの出
力を大きくする上で有利である。
本発明の実施例を以下に添付図を参照して詳細に説明す
る。
る。
本発明の電子ビーム励起レーザー装置の構造を原理的に
示す第１図を参照する。
示す第１図を参照する。
１はプラズマ陰極、２は電子ビーム加速領域、３は加速
領域に生じる空間電荷を中和するだめのイオンを生成す
る領域でアシ、これらの領域が電子ビーム源を構成して
いる。４はイオン生成領域３に接続したレーザー管であ
シ、５と６はレーザー管内に発生したレーザー光を反復
反射する一対のレーザーミラーであシ、そして７は電子
ビームを加速するために加速電圧を印加するための可変
電源である。
領域に生じる空間電荷を中和するだめのイオンを生成す
る領域でアシ、これらの領域が電子ビーム源を構成して
いる。４はイオン生成領域３に接続したレーザー管であ
シ、５と６はレーザー管内に発生したレーザー光を反復
反射する一対のレーザーミラーであシ、そして７は電子
ビームを加速するために加速電圧を印加するための可変
電源である。
第２図は電子ビーム励起レーザー装置のや＼詳細な構造
を示す。
を示す。
アルゴンガスを導入口１４から導入し、ホロー陰極８と
陽極９との間の空間を０．’ｇＴｏｒｒに保って、ホロ
ー陰極８と陽極９，１０．１１の間で５−／Ｓアンペア
の定常放電を行なう。１９は電源、２０は電流計を示す
。長さｌＩＯ画程鹿の加速領域（電極１１と電極１２と
の間）をθ／ ｍＴｏｒｒ。
陽極９との間の空間を０．’ｇＴｏｒｒに保って、ホロ
ー陰極８と陽極９，１０．１１の間で５−／Ｓアンペア
の定常放電を行なう。１９は電源、２０は電流計を示す
。長さｌＩＯ画程鹿の加速領域（電極１１と電極１２と
の間）をθ／ ｍＴｏｒｒ。
空間電荷を中和するためのイオンを生成する領域（電極
１２と電極１３との間）をθ７ｍＴｏｒｒに固定して加
速領域に加速電圧を印加すると電子ビームが発生し、イ
オン生成領域を通シ、レーデ−管４に入射する。電子ビ
ームをレーザー管に沿って導き入れるため外部磁場を矢
印の方向に加える。
１２と電極１３との間）をθ７ｍＴｏｒｒに固定して加
速領域に加速電圧を印加すると電子ビームが発生し、イ
オン生成領域を通シ、レーデ−管４に入射する。電子ビ
ームをレーザー管に沿って導き入れるため外部磁場を矢
印の方向に加える。
中性気体は排気口１６，１７．１８から真空ポンプによ
シ排出される。
シ排出される。
レーザー管へ入射される電子ビーム電流（電流計２１で
計測）は３−／／Ａまで、加速電圧にかかわらず、制御
することができた。さらに、アルゴンガスを導入口１５
から導入し、レーザー管内平均圧が／、ｔｍＴｏｒｒ付
近になるようにする。電子ビーム電゛流が３Ａ以上の時
、レーザー管の軸と光学軸とを一致させて配置した光学
共振器内で、電子ビームによって高密度のｆ２ズマが生
成されアルゴンの／ｆｉｉｌイオンの１１ｇｇ０Ａにお
けるレーザー発振が観測された。
計測）は３−／／Ａまで、加速電圧にかかわらず、制御
することができた。さらに、アルゴンガスを導入口１５
から導入し、レーザー管内平均圧が／、ｔｍＴｏｒｒ付
近になるようにする。電子ビーム電゛流が３Ａ以上の時
、レーザー管の軸と光学軸とを一致させて配置した光学
共振器内で、電子ビームによって高密度のｆ２ズマが生
成されアルゴンの／ｆｉｉｌイオンの１１ｇｇ０Ａにお
けるレーザー発振が観測された。
第を図は一例として電子ビーム電流と左Ａのときのレー
ザー出力が加速電圧に対してどのように変化するかを示
す。この図からレーザー発振に対して加速電圧の最適値
が存在することが明らかである。又、加速電圧を７２０
■に固定し、電子ビーム電流を／／Ａまで増加させると
Ｖ−デー出力は単調な増加を続けていき、まだ飽和する
傾向はみせない。
ザー出力が加速電圧に対してどのように変化するかを示
す。この図からレーザー発振に対して加速電圧の最適値
が存在することが明らかである。又、加速電圧を７２０
■に固定し、電子ビーム電流を／／Ａまで増加させると
Ｖ−デー出力は単調な増加を続けていき、まだ飽和する
傾向はみせない。
斜上から明らかなように、本発明の電子ビーム励起レー
ザー発振装置では基本的な運転条件である電子ビームの
エネルギー、電子ビームの電流及びレーデ−管のレーザ
ー媒質の密度がすべて独立に制御できるため、理想に近
いレーデ−装置の運転が可能となる。
ザー発振装置では基本的な運転条件である電子ビームの
エネルギー、電子ビームの電流及びレーデ−管のレーザ
ー媒質の密度がすべて独立に制御できるため、理想に近
いレーデ−装置の運転が可能となる。
第１図は本発明の大電流電子ビーム励起レーデ−発振装
置の構成を原理的に示す略図である。 第２図は本発明の実施例を示す。 第３図はレーザー出力と加速電圧との関係を表わすグラ
フである。 図中： １：プラズマ領域 ２：電子ビーム加速領域 ３：イオン生成領域 ４：レーザー管 ５；６：レーザーミラー ７：可変加速電圧源 第１図 第２図 第３図 刀ａ速 ＠ 灰（Ｖ）
置の構成を原理的に示す略図である。 第２図は本発明の実施例を示す。 第３図はレーザー出力と加速電圧との関係を表わすグラ
フである。 図中： １：プラズマ領域 ２：電子ビーム加速領域 ３：イオン生成領域 ４：レーザー管 ５；６：レーザーミラー ７：可変加速電圧源 第１図 第２図 第３図 刀ａ速 ＠ 灰（Ｖ）
Claims (1)
- プラズマ領域と電子ビー！加速領域と加速領域に生ずる
空間電荷を中和するためのイオンを生成する領域とを含
む電子ビーム源、この電子ビーム源の電子ビームの出力
端に接続されたレーザー管、このレーザー管内に発生し
たレーザー光を反復反射する位置に設定した一対のミラ
ー及び前記のレーザー管に入射する電子ビームを加速す
るために印加する加速電圧を調整する手段を備えたこと
を特徴とするレーザー発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17763483A JPS6070787A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | レ−ザ−発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17763483A JPS6070787A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | レ−ザ−発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070787A true JPS6070787A (ja) | 1985-04-22 |
| JPH0135509B2 JPH0135509B2 (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=16034425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17763483A Granted JPS6070787A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | レ−ザ−発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070787A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04106709A (ja) * | 1990-08-27 | 1992-04-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | 磁気ヘッド |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3828274A (en) * | 1970-05-25 | 1974-08-06 | Atomic Energy Commission | Electron beam-pumped gas laser system |
| JPS52100994A (en) * | 1976-01-19 | 1977-08-24 | Avco Everett Res Lab Inc | Method of controlling interference electromagnetic ray |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP17763483A patent/JPS6070787A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3828274A (en) * | 1970-05-25 | 1974-08-06 | Atomic Energy Commission | Electron beam-pumped gas laser system |
| JPS52100994A (en) * | 1976-01-19 | 1977-08-24 | Avco Everett Res Lab Inc | Method of controlling interference electromagnetic ray |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0135509B2 (ja) | 1989-07-25 |
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