JPS6114779A

JPS6114779A - ガスレ−ザ発生器

Info

Publication number: JPS6114779A
Application number: JP13580784A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Yoshizumi; 吉住　修三; Togo Nishioka; 西岡　統吾; Hitoshi Motomiya; 均本宮
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1986-01-22

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】産業上の利用分野この発明は、ガスレーザ発生器、特にグロー放電をレー
ザ発振励起源とするガスレーザに関するものである。

従来例の構成とその問題点ガス物質をレーザ媒質とするレーザ発ｔ、Ｌ器において
、媒質に負温度分布を発生ずるためにグロー放電を励起
源として利用することは一般に実施されている。

この場合、レーザ出力を増大するには、グロー放電とし
て注入される電気入力を増加することが重要になる。

一方、グロー放電における電気入力増大に伴って媒質温
度が−１−昇し、負温度分布発生を妨げることになる。

しかし、レーザ出力の増大には媒質温度の＋’−’ｉ：
を防ぎ、グロー放電入力を増大することが肝要である。

媒質の温度上昇を防止するために、グロー放電領域（放
電管内）に媒質ガスの流れをつくり、媒質自身で強制的
に冷却を行うことはよく知られている。

ただし、媒質ガス流が小さい場合には、放電管内にグロ
ー放電をほぼ均一に満たすことができはするが、流量が
増大するに従って、放電路が細くなり、放電管内の一部
分のみにしか放電が生じないようになってしまう。その
結果、放電管内におけるレーザ発振に寄与する有効放電
体積が減少し、レーザ出力の低下を招く。この傾向はグ
ロー放電電気入力を増すほど強くなりやすく、電気入力
増加が必ずしもレーザ出力を増大することにはならない
ことになる。

しかも、電気入力増大により、グロー放電の電流密度の
局部的な急増がみられ、この場合に放電は不安定となり
、最終的にはアーク放電へ移行してしまうことになり、
レーザ発生が阻害される。

以−１−の欠点を解消するため、従来、媒質ガスの流れ
を制御する方法などが提案されている（たとえば、特公
昭５８−２４０２５号公報「安定うず対流レーザ」）。

しかしながら、上記のような単にガス流を制御する方法
では、放電そのものを直接制御することはできず、得ら
れる効果には限界がある。

すなわち、従来方法は、グロー放電における陽光柱をガ
ス流により安定化させることを「１的としているが、グ
ロー放電を主として支配するのは、陰極における放電の
形態であってガス流ではない。

一般に、正常グロー放電においては電極４４　＄１とガ
スとに固有な電流密度があり、放電電流の増大は陰極の
放電発生表面積の増加によって達成される。一方、ガス
流の存在や、ガス圧力が高くなると、実効的な放電発生
表面積を必要なだけ増加させられなくなり、レーザ出力
を増大するは、電流密度の増加すなわち放電の局部集中
により電流増大を図らざるを得す、この場合に放電の不
安定化そしてアーク放電への移行となってレーザ発生に
支障をきたすことになる。

発明の目的この発明の目的は、かかる従来問題を十分な陰極放電面
の確保と陰極降下の抑制を通じて解消し、安定したグロ
ー放電を持続できるガスレーザ発生器を提供することで
ある。

発明の構成この発明のガスレーザ発生装置は、放電管の一端部外側
においてこの放電管と実質的に同軸状でかつ前記一端部
に気密的に連設された絶縁筒と、この絶縁筒の内側にお
いてこの絶縁筒との間に形成されるガス室が前記放電管
と連通ずる状態で設けた陰極と、この陰極に対応して前
記絶縁筒の外側に設けた高周波電圧印加用電極とを備え
たものである。

この構成において、前記絶縁筒が放電管と同体の場合（
両者は当然に気密的に連設されている）と、絶縁筒と放
電管とが別体で両者が気密的に連設されている場合を含
む。

」１記したこの発明の構成は、グロー放電において、陰
極直前に発生する大きな電位差いわゆる陰極降下の状態
が放電の安定性に大きな影響を及ぼすことに着目して、
陰極降下部の電界集中を陰極全域に拡散する形をとるこ
とで一上記目的を達成するようにしたものである。

この構成の作用は次のとおりである。ずなわら陰極と絶
縁筒との間のガス室にはレーザガスの流れは殆ど生じな
い。しかし、このガス室にはレーザガスが存在する。

このようなガス室において、高周波電圧印加用電極に高
周波電圧を印加して起こした高周波放電は極めて安定し
たものとなり、かつ陰極表面に広く均等に分布する。す
なわち、レーザガス流の影響を受けない部分に放電源と
なる高周波１ｔＮを生じさせることができるため、陰極
放電面を安定して広い面積で確保できるのである。

しかも、電離により電荷が供給されるため、陰極降下に
よる電荷供給の減少を抑制でき、これによって、電流密
度を低減できるのである。

以上の相乗により、大きな電気入力においてもグロー放
電を持続することができ、安定したレーザ出力の増大化
を図れるのである。

実施例の説明この発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて説
明する。第１図は、一実施例である炭酸ガスレーザ発生
器の構成図である。

レーザ増幅を行うグロー放電を発生させるためのガラス
など絶縁物で構成された放電管１は、この図では２本来
されている。陽極部２は両数電管１．１に共通しており
、陽極部２と対向して陰極部３，３が配置されている。

陰極部３．３にはガス流入口４．４が連通接続されてお
り、陽極部２にガス排出口５が設けられている。

放電管１．１をはさむように反射鏡６．７が配置され、
光学的共振器を構成している。レーザ出力を取り出す反
射鏡６は出力鏡と呼ばれ、他の反射鏡７は一般的には凹
面反射鏡である。

レーザ媒質ガスは、循環路８．８を通じてブロワ９など
で循環され、放電管１．１の中に流れを形成する。直流
電源１０の正の出力端子は陽極部３に、負の出力端子は
安定化抵抗１）．１）などを介して陰極部３．３に接続
されている。安定化抵抗ＩＩ、ＩＩの代わりに、真空管
などを用いて放電電流が一定に保持されるよう定電流回
路を構成することは、グロー放電の安定性を向−１する
うえで有効であることは言うまでもない。

以」−の構成は、ガス流とｈ交電方向と先兵振器中心軸
が同一である三軸同軸型レーザ発生器であ約、基本モー
ドＴＥＭＯｏモーＩ“を得やすい特徴があることはよく
知られている。

第２図は陰極部３の拡大断面図である。放電管１の一端
部外側においてこの放電管】と実質的に同軸状でかつ前
記一端部に連続一体（同体）となって気密的につながる
絶縁筒１３を連設してある。

この絶縁筒１３は放電管１よりも大径である。

絶縁筒１３の内部において、陰極１５が嵌着されている
。筒状の陰極１５が放電管１と同軸、同径の状態で保持
体１４に連設されでいる。陰極１５は銅、ステンレス鋼
などの金属材料で構成されている。

陰極１５と絶縁筒】３との間には、放電管１に連通ずる
ガス室１６が形成されている。このガス室１６において
はレーザガス流の流れは殆どない。

絶縁筒１３の外周面には筒状の高周波電圧印加用電極１
２が密着して外嵌され、この電極１２に高周波電圧電源
１８を接続してある。

保持体１４はガス流入口４を連通接続するとともに、反
射鏡６．７に連通ずる光路１７を有している。光路１７
の径は陰極１５や放電管１の径と実質的に等しい。陰極
１５と絶縁筒１３との間のガス室１６にはレーザガスの
流れは殆ど生じないが、このガス室１６にはレーザガス
が存在する。

このようなガス室１６において、高周波電圧印加用電極
１２に高周波電圧を印加して起こした高周波放電は極め
て安定したものとなり、かつ陰極１５の表面に広く均等
に分布する。すなわち、レーザガス流の影響を受けない
部分に放電源となる高周波電離を生じさせることができ
るため、陰極１５の放電面を安定して広い面積で確保で
きるのである。

さらに、陰極１５の面積は、レーザガス流に変化を与え
ることなく十分大きく設計できるため、放電電流を増し
たときに広い面積を実効的な放電発生表面積として活用
できる。

しかも、電離によりガス室１６および放電管１内に電荷
が供給されるため、陰極降丁による電荷供給の減少を抑
制でき、これによって、電流密度を低減できるのである
。

以上の相乗により、大きな電気入力においてもグロー放
電を持続することができ、安定した１ノーザ出力の増大
化を図れるのである。

また、陰極１５の内径を、放電管１の内径とほぼ同一と
することは、レーザガス流の流れが乱れることを防止し
、陰極１５の近傍の静圧低減に一層の効果がある。

なお、前記両内径は必ずしも同一である必要はない。ま
た、電極１２を絶縁筒１３から離して設けてもよい。

発明の効果この発明によれば、レーザガスの乱流等に起因した高周
波放電の安定化、十分な陰極放電面積の確保および電離
による電荷供給に基づいたｉｔｔ流密度の低減の相乗に
より、グロー放電を大きな電気入力においても持続する
ことが可能となり、レーザ出力増大を安定的に達成する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体構成図、第２図はそ
の要部の拡大断面図である。１・・・放電管、１２・・・高周波電圧印加用電極、１
３・・・絶縁筒、１４・・・包囲体、１５・・・陰極、
１６・・・ガス室第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放電管の一端部外側においてこの放電管と実質的
に同軸状でかつ前記一端部に気密的に連設された絶縁筒
と、この絶縁筒の内側においてこの絶縁筒との間に形成
されるガス室が前記放電管と連通する状態で設けた陰極
と、この陰極に対応して前記絶縁筒の外側に設けた高周
波電圧印加用電極とを備えたガスレーザ発生器。
（２）前記陰極が筒状でかつその内径が前記放電管の内
径と実質的に等しい特許請求の範囲第（１）項記載のガ
スレーザ発生器。
（３）前記電極が筒状でかつ前記絶縁筒の外周面に密着
している特許請求の範囲第（１）項記載のガスレーザ発
生器。
（４）前記絶縁筒が前記放電管と同体でかつこの放電管
よりも大径である特許請求の範囲第（１）項記載のガス
レーザ発生器。
（５）三軸同軸型に構成してある特許請求の範囲第（１
）項記載のガスレーザ発生器。