JPS6114781A - ガスレ−ザ発生器 - Google Patents
ガスレ−ザ発生器Info
- Publication number
- JPS6114781A JPS6114781A JP13580984A JP13580984A JPS6114781A JP S6114781 A JPS6114781 A JP S6114781A JP 13580984 A JP13580984 A JP 13580984A JP 13580984 A JP13580984 A JP 13580984A JP S6114781 A JPS6114781 A JP S6114781A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- cathode
- gas
- laser
- discharge
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- 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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
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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。
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。
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生器において、媒
質に負温度分布を発生するためにグロー放電を励起源と
して利用することは−・般に実施されている。
質に負温度分布を発生するためにグロー放電を励起源と
して利用することは−・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。
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
度が上昇し、負温度分布発生を妨げることになる。
度が上昇し、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上昇を防ぎ、
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。
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、放電管内におり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。
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、放電管内におり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。
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。
以上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5
8−24025号公報「安定うず対流レーザ」)。
御する方法などが提案されている(たとえば、特公昭5
8−24025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。
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目的としているが、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。
ス流により安定化させることを目的としているが、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材料とガスとに
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。
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。
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器は、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に設4ノた筒状の陰
極と、この陰極の内部にこの陰極と実質的に同軸状に設
けた有孔筒状の導電体と、これら陰極と導電体とをその
両端において支持する絶縁体と、前記陰極と導電体との
隙間から前記導電体の孔を通してレーザガスを内側へ供
給するために前記両絶縁体の少なくとも一方に形成した
ガス穴とを備えたものである。
おいてこの放電管と実質的に同軸状に設4ノた筒状の陰
極と、この陰極の内部にこの陰極と実質的に同軸状に設
けた有孔筒状の導電体と、これら陰極と導電体とをその
両端において支持する絶縁体と、前記陰極と導電体との
隙間から前記導電体の孔を通してレーザガスを内側へ供
給するために前記両絶縁体の少なくとも一方に形成した
ガス穴とを備えたものである。
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上記目
的を達成するようにしたものである。
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。すなわち、有孔筒
状の導電体は筒状の陰極と同軸状であるから、陰極と導
電体との間には導電体の面に垂直な電界が生じる。すな
わち、求心方向の電界である。
状の導電体は筒状の陰極と同軸状であるから、陰極と導
電体との間には導電体の面に垂直な電界が生じる。すな
わち、求心方向の電界である。
導電体は、その導電性のために電荷の集中がなく、前記
電界は均一なものとなる。
電界は均一なものとなる。
陰極から放出された電子は、このような均一な電界によ
って加速され、導電体の孔を通過してレーザ増幅領域に
至る。このレーザ増幅領域に供給された電子は、均一電
界に基づくものであるから、導電体内側の電荷分布も均
一化される。
って加速され、導電体の孔を通過してレーザ増幅領域に
至る。このレーザ増幅領域に供給された電子は、均一電
界に基づくものであるから、導電体内側の電荷分布も均
一化される。
したがって、電界の局部集中が防止され、アーク放電へ
の移行が阻止され、グロー放電を安定的に維持すること
となる。
の移行が阻止され、グロー放電を安定的に維持すること
となる。
さらに、ガス穴から陰極と導電体との隙間に流入したレ
ーザガスは、導電体の孔を通してレーザ増幅領域に流入
する。このレーザガスの流れが、前述のレーザ増幅領域
に入った電子を導電体の内表面からレーザ増幅領域の中
心部に移動させる。
ーザガスは、導電体の孔を通してレーザ増幅領域に流入
する。このレーザガスの流れが、前述のレーザ増幅領域
に入った電子を導電体の内表面からレーザ増幅領域の中
心部に移動させる。
そのため、このようなレーザガスの流れのない場合に比
べて電荷分布がより均一なものとなる。
べて電荷分布がより均一なものとなる。
また、絶縁体で保持されている導電体は放電によって熱
エネルギーを与えられ温度上昇するが、前記のレーザガ
スの流れが、導電体を冷却することになるため、放電体
積の減少を防止しレーザ出力を高く維持する。
エネルギーを与えられ温度上昇するが、前記のレーザガ
スの流れが、導電体を冷却することになるため、放電体
積の減少を防止しレーザ出力を高く維持する。
そして、以上の電界集中の防止(電流密度の低減)およ
び冷却による放電体積の増大の相乗により、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となる。
び冷却による放電体積の増大の相乗により、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となる。
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。
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lは、この図では2本示
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。
など絶縁物で構成された放電管lは、この図では2本示
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。
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、伯の反射鏡7は一般的には凹
面反射鏡である。
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、伯の反射鏡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を通してブロワ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11.11などを介して陰極部3.3に接続
されている。安定化抵抗11.11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上するう
えで有効であることは言うまでもない。
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11.11などを介して陰極部3.3に接続
されている。安定化抵抗11.11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上するう
えで有効であることは言うまでもない。
以上の構成は、ガス流と放電方向と先具振器中心軸が同
一である三軸同軸型レーザ発生器であり、基本モードT
EMOOモードを得やすい特徴かあることはよく知られ
ている。
一である三軸同軸型レーザ発生器であり、基本モードT
EMOOモードを得やすい特徴か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1と実質的に同軸状でかつ前
記一端部との間に絶縁体12を介在した状態で円筒状の
陰極13を設けである。この陰極13の内径は放電管1
の内径よりも大きい。
部外側においてこの放電管1と実質的に同軸状でかつ前
記一端部との間に絶縁体12を介在した状態で円筒状の
陰極13を設けである。この陰極13の内径は放電管1
の内径よりも大きい。
陰極13の他端側も絶縁体14に支持され、この絶縁体
14にレーザ筒15が支持されている。
14にレーザ筒15が支持されている。
陰極13の内側において、陰極13と実質的に同軸の状
態で網状の導電体16が、両側の絶縁体12.14に支
持された状態で設けられている。
態で網状の導電体16が、両側の絶縁体12.14に支
持された状態で設けられている。
この導電体16は通常、金属の網でつくられるが、これ
以外に導電性をもつ半導体、カーボン、ペロブスカイト
酸化金属などでつくってもよい。また、導電体16とし
ては、円筒体に穿孔したものでもよい。陰極13は銅、
ステンレス鋼などの金属+A料でつくられている。
以外に導電性をもつ半導体、カーボン、ペロブスカイト
酸化金属などでつくってもよい。また、導電体16とし
ては、円筒体に穿孔したものでもよい。陰極13は銅、
ステンレス鋼などの金属+A料でつくられている。
導電体16の外径は陰極13の内径よりも小さく、両者
間には筒状の隙間19が形成されている。
間には筒状の隙間19が形成されている。
また、導電体16の内径は放電管1の内径と実質的に等
しい。
しい。
2つの絶縁体12.14のうち、レーザガスFの流れ方
向の上手側の絶縁体14に、周方向で複数個のガス穴1
7が形成されている。このガス穴17は、陰極13と導
電体16の隙間19に連通している。
向の上手側の絶縁体14に、周方向で複数個のガス穴1
7が形成されている。このガス穴17は、陰極13と導
電体16の隙間19に連通している。
網状の導電体16は筒状の陰極13と同軸状であるから
、陰極13と導電体16との間には導電体の面に垂直な
電界Eが生じる。導電体16は、その導電性のために電
荷の集中がなく、前記電界Eは均一なものとなる。
、陰極13と導電体16との間には導電体の面に垂直な
電界Eが生じる。導電体16は、その導電性のために電
荷の集中がなく、前記電界Eは均一なものとなる。
陰極13から放出された電子eは、このような均一な電
界Eによって加速され、導電体16の孔18を通過して
レーザ増幅領域Aに至る。このレーザ増幅領域Aに供給
された電子eは、均一電界Eに基づくものであるから、
導電体16内側の電荷分布も均一化される。
界Eによって加速され、導電体16の孔18を通過して
レーザ増幅領域Aに至る。このレーザ増幅領域Aに供給
された電子eは、均一電界Eに基づくものであるから、
導電体16内側の電荷分布も均一化される。
したがって、電界の局部集中が防止され、アーク放電へ
の移行が阻止され、グロー放電を安定的に維持すること
となる。
の移行が阻止され、グロー放電を安定的に維持すること
となる。
さらに、ガス穴17から陰極13と導電体16との隙間
19に流入したレーザガスFは、導電体16の孔18を
通してレーザ増幅領域Aに流入する。このレーザガスF
の流れが、前述のレーザ増幅領域Aに入った電子eを導
電体16の内表面からレーザ増幅領域Aの中心部に移動
させる。
19に流入したレーザガスFは、導電体16の孔18を
通してレーザ増幅領域Aに流入する。このレーザガスF
の流れが、前述のレーザ増幅領域Aに入った電子eを導
電体16の内表面からレーザ増幅領域Aの中心部に移動
させる。
そのため、このようなレーザガスFの流れのない場合に
比べて電荷分布がより均一なものとなる。
比べて電荷分布がより均一なものとなる。
また、絶縁体12.14で保持されている導電体16は
放電によって熱エネルギーを与えられ温度上昇するが、
前記のレーザガスFの流れが、導電体16を冷却するこ
とになるため、放電体積の減少を防止しレーザ出力を高
く維持する。
放電によって熱エネルギーを与えられ温度上昇するが、
前記のレーザガスFの流れが、導電体16を冷却するこ
とになるため、放電体積の減少を防止しレーザ出力を高
く維持する。
発明の効果
この発明によれば、電荷の供給を均一電界のもとで行い
、かつレーザガスにより電荷をレーザ増幅領域中心に移
動させるため、レーザ増幅領域においても電界集中の充
分な防止(電流密度の低減)が図られ、さらに、レーザ
ガスにより導電体を冷却して放電体積の減少を防止する
ことにより、全体として、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。
、かつレーザガスにより電荷をレーザ増幅領域中心に移
動させるため、レーザ増幅領域においても電界集中の充
分な防止(電流密度の低減)が図られ、さらに、レーザ
ガスにより導電体を冷却して放電体積の減少を防止する
ことにより、全体として、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。
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、第3図は作用説明図である。 1・・・放電管、12.14・・・絶縁体、13・・・
陰極、16・・・導電体、17・・・ガス穴、18・・
・孔、19・・・隙間、F・・・レーザガス 第1図 第2図 e13 第3図
の要部の拡大断面図、第3図は作用説明図である。 1・・・放電管、12.14・・・絶縁体、13・・・
陰極、16・・・導電体、17・・・ガス穴、18・・
・孔、19・・・隙間、F・・・レーザガス 第1図 第2図 e13 第3図
Claims (7)
- (1)放電管の一端部外側においてこの放電管と実質的
に同軸状に設けた筒状の陰極と、この陰極の内部にこの
陰極と実質的に同軸状に設けた有孔筒状の導電体と、こ
れら陰極と導電体とをその両端において支持する絶縁体
と、前記陰極と導電体との隙間から前記導電体の孔を通
してレーザガスを内側へ供給するために前記両絶縁体の
少なくとも一方に形成したガス穴とを備えたガスレーザ
発生器。 - (2)前記導電体が、網を円筒状に巻いたものである特
許請求の範囲第(1)項記載ガスレーザ発生器。 - (3)前記導電体が、円筒体に複数の孔を穿設したもの
である特許請求の範囲第(1)項記載のガスレーザ発生
器。 - (4)前記導電体が、金属、半導体、カーボン、ペロブ
スカイト酸化金属のうちの何れかでつくられたものであ
る特許請求の範囲第(1)項記載のガスレーザ発生器。 - (5)前記ガス穴が前記両絶縁体のうち、レーザガス流
れ方向の上手側の絶縁体に形成されている特許請求の範
囲第(1)項記載ガスレーザ発生器。 - (6)前記導電体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。 - (7)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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13580984A JPS6114781A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ガスレ−ザ発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13580984A JPS6114781A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ガスレ−ザ発生器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6114781A true JPS6114781A (ja) | 1986-01-22 |
Family
ID=15160324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13580984A Pending JPS6114781A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | ガスレ−ザ発生器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6114781A (ja) |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP13580984A patent/JPS6114781A/ja active Pending
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