JPS61152087A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents
ガスレ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS61152087A JPS61152087A JP27323884A JP27323884A JPS61152087A JP S61152087 A JPS61152087 A JP S61152087A JP 27323884 A JP27323884 A JP 27323884A JP 27323884 A JP27323884 A JP 27323884A JP S61152087 A JPS61152087 A JP S61152087A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- magnetic field
- laser
- discharge
- gas laser
- Prior art date
- 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.)
- 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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/032—Constructional details of gas laser discharge tubes for confinement of the discharge, e.g. by special features of the discharge constricting tube
- H01S3/0326—Constructional details of gas laser discharge tubes for confinement of the discharge, e.g. by special features of the discharge constricting tube by an electromagnetic field
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- 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】
〔発明の技術分野〕
この発明はガスレーザ装置に関する。
従来のガス伏レーザ媒質が封入されたレーザ管を有する
ガスレーザ装置においては、管軸方向の磁界を電磁石を
用いて与えレーザ出力を増・大させている。
ガスレーザ装置においては、管軸方向の磁界を電磁石を
用いて与えレーザ出力を増・大させている。
ｅ＃軸方向の磁界は、放電プラズマ中の電子Ｋ、その平
均自由行程の間に管軸に平行ならせん運動を与えその結
果、管壁に向う電子とイオンの拡散を押え電子密度が増
加してレーザ出力を増大させる。
均自由行程の間に管軸に平行ならせん運動を与えその結
果、管壁に向う電子とイオンの拡散を押え電子密度が増
加してレーザ出力を増大させる。
しかし、電磁石を用いているのでレーザ管全体の構造は
複雑で高価となり、重量も大幅に増す。
複雑で高価となり、重量も大幅に増す。
またこれに数百ワットから数キロワットの電力を必要と
し、実際のレーザエネルギー変換効率はこの分を差し引
くと必ずしも多くなく電磁石の冷却を要すると共にこの
絶縁不良等の故障を考え合せると改善効果は少ない。
し、実際のレーザエネルギー変換効率はこの分を差し引
くと必ずしも多くなく電磁石の冷却を要すると共にこの
絶縁不良等の故障を考え合せると改善効果は少ない。
この発明の目的は変換効率を改善し、レーザ出力を増加
するようにしたガスレーザ装置を提供するにある。
するようにしたガスレーザ装置を提供するにある。
内部にガス状レーザ媒質が封入されたレーザ管の放電細
管部の管軸に対して交差し、さらに好ましくは電界ベク
トルと管軸の作る面、すなわち偏波面に対して交差する
方向の磁界を全体または、一部に印加することＫよりレ
ーザ出力を増大するようくしたものである。
管部の管軸に対して交差し、さらに好ましくは電界ベク
トルと管軸の作る面、すなわち偏波面に対して交差する
方向の磁界を全体または、一部に印加することＫよりレ
ーザ出力を増大するようくしたものである。
以下この発明の第１の実施例を第１図と第２図を参照し
て説明する。第１図に示すガスレーザ装置けたとえばセ
ラミック材料などで作られアルゴン、クリプト／その他
のガス状レーザ媒質を気密に封入した封止構造のレーザ
管（１）を備えている。
て説明する。第１図に示すガスレーザ装置けたとえばセ
ラミック材料などで作られアルゴン、クリプト／その他
のガス状レーザ媒質を気密に封入した封止構造のレーザ
管（１）を備えている。
このレーザ管（１）の軸方向両端には各々ブリユースタ
窓（２）が装着されている。
窓（２）が装着されている。
また、レーザ管（１）の軸方向中央部分は他の部分に比
べて肉厚で内径寸法が小さな放電細管部（３）にて構成
されている。この放電細管部（３）の一端側には第１の
大径管部（４）が設けられ、他端側には第２の大径管部
（５）が設けられている。
べて肉厚で内径寸法が小さな放電細管部（３）にて構成
されている。この放電細管部（３）の一端側には第１の
大径管部（４）が設けられ、他端側には第２の大径管部
（５）が設けられている。
第１の大径管部（４）には陰極（６）が設けられ、第２
の大径管部（５）Ｋ陽極（７）が設けられていて、これ
らは図示しない放電用電源に接続されている。また、上
記放電細管部（３）の外周には放電細管部（３）の軸中
心に対して交差する方向から磁界を与えるよう一対もし
くは第２図に示すような両端が対向するように折曲形成
された一体形の永久磁石（３）が放電細管部（３）を上
記両端間もしくは上記一対の場合であれば対向する異極
間に付着せしめて配置されている。なお、この実施例で
は上記磁界はブリ、−メタ窓（２）のブリュースタ角を
作る面に垂直に与えられるようになっている。
の大径管部（５）Ｋ陽極（７）が設けられていて、これ
らは図示しない放電用電源に接続されている。また、上
記放電細管部（３）の外周には放電細管部（３）の軸中
心に対して交差する方向から磁界を与えるよう一対もし
くは第２図に示すような両端が対向するように折曲形成
された一体形の永久磁石（３）が放電細管部（３）を上
記両端間もしくは上記一対の場合であれば対向する異極
間に付着せしめて配置されている。なお、この実施例で
は上記磁界はブリ、−メタ窓（２）のブリュースタ角を
作る面に垂直に与えられるようになっている。
上記の構成１ｃおいて、永久磁石（３）によりて放電細
管部＋３）に磁界が与えられると放電細管部（３）内に
おいて電界と磁界とによるサイクロトロン運動が起こる
。この結果、ガス状レーザ媒質の電子が、中性ガス粒子
と衝突しながら管壁方向ヘトリフトし、管軸方向への電
、子極動度が減少する。したがって、管軸方向の電界す
なわち管内の電子源ｗ−ｂ５増大し、管内エネルギー損
失は申すがレーザ出力はこれ以上大ＱＩＪ！ Ｋ増大す
る。
管部＋３）に磁界が与えられると放電細管部（３）内に
おいて電界と磁界とによるサイクロトロン運動が起こる
。この結果、ガス状レーザ媒質の電子が、中性ガス粒子
と衝突しながら管壁方向ヘトリフトし、管軸方向への電
、子極動度が減少する。したがって、管軸方向の電界す
なわち管内の電子源ｗ−ｂ５増大し、管内エネルギー損
失は申すがレーザ出力はこれ以上大ＱＩＪ！ Ｋ増大す
る。
第３図、第４図、第５図は、これを実験で検証した結果
である。第３図は放′１ｌＩＷＬ流をパラメータとした
印加磁界の磁束密度に対する放電維持電圧の変化、第４
図は同じく放電電流をパラメータとしたレーザ出力の変
化、第５図は同じく変換効率の変化を示したものである
。
である。第３図は放′１ｌＩＷＬ流をパラメータとした
印加磁界の磁束密度に対する放電維持電圧の変化、第４
図は同じく放電電流をパラメータとしたレーザ出力の変
化、第５図は同じく変換効率の変化を示したものである
。
用いたレーザ管は放電管細管部の径ｒが１．Ｏｗφ有効
放電長りが３６ｍｍであり、磁界はブリユースタ窓（２
）のブリュスタ角を作る面罠垂直に与えた。
放電長りが３６ｍｍであり、磁界はブリユースタ窓（２
）のブリュスタ角を作る面罠垂直に与えた。
結果から明らかなように磁界の磁束密度約５００ガウス
近傍に放電維持電圧変化のクリイティカルポイントがあ
りそれ以上の磁束密度に対しては、その増加とともに放
電維持電圧が急上昇し、それにともなってレーザ出力も
増大する。この時の電子サイクロトロン半径γｃｅは、 γｃｅ ＝ （２ｍ／ｅ）Ｍ ｘ ”Ｍ／Ｂ・・・・・
・・・・・・曲・曲・・曲・（１）で表わ・されるので
、上記（１）式よｌ） ＭＫ８単位で表わすと、７’Ｃ
ｅ＝３．３７Ｘ１０″−Ｅ３’／Ｂとナル。トコ口で磁
界がない場合の小電流密度放電では一般に単位長当りの
軸方向電界Ｅ、はＥａ ＝ ”／ ｒ （ｖ／；罵）で
あり、放電細管部の半径ｒが０．０５ａＩＬのレーザ管
では単位長さ轟りの軸方向電界ｅ、は１２ （Ｖ／ｍ）
となる。
近傍に放電維持電圧変化のクリイティカルポイントがあ
りそれ以上の磁束密度に対しては、その増加とともに放
電維持電圧が急上昇し、それにともなってレーザ出力も
増大する。この時の電子サイクロトロン半径γｃｅは、 γｃｅ ＝ （２ｍ／ｅ）Ｍ ｘ ”Ｍ／Ｂ・・・・・
・・・・・・曲・曲・・曲・（１）で表わ・されるので
、上記（１）式よｌ） ＭＫ８単位で表わすと、７’Ｃ
ｅ＝３．３７Ｘ１０″−Ｅ３’／Ｂとナル。トコ口で磁
界がない場合の小電流密度放電では一般に単位長当りの
軸方向電界Ｅ、はＥａ ＝ ”／ ｒ （ｖ／；罵）で
あり、放電細管部の半径ｒが０．０５ａＩＬのレーザ管
では単位長さ轟りの軸方向電界ｅ、は１２ （Ｖ／ｍ）
となる。
第３図の実験結果より磁界がない場合放電維持電圧 は
、およそ７６Ｖであるから陽極（７）と、陰極（６）に
よる電圧降下Ｖ１）はＶｎ ＝Ｖｅ （Ｅｏ ｘ Ｌ
）で求められこの値はおよそ２５Ｖである。
、およそ７６Ｖであるから陽極（７）と、陰極（６）に
よる電圧降下Ｖ１）はＶｎ ＝Ｖｅ （Ｅｏ ｘ Ｌ
）で求められこの値はおよそ２５Ｖである。
また、磁束密度５００ガウスにおける放電維持電圧ＶＢ
は、およそ８０Ｖであり、いずれの場合も電極降下電圧
ＶＤは、一定でちるので、磁界がある場合の単位長さ当
りの軸方向電界ＥＢは、ＥＢ＝ （ＶＢ −ＶＤ）八で
求められ、およそ１５ （Ｖ／ｍ）となる。
は、およそ８０Ｖであり、いずれの場合も電極降下電圧
ＶＤは、一定でちるので、磁界がある場合の単位長さ当
りの軸方向電界ＥＢは、ＥＢ＝ （ＶＢ −ＶＤ）八で
求められ、およそ１５ （Ｖ／ｍ）となる。
以上より磁束密度５００ガウスでのサイクロトロン半径
γｃｅは、放電細管部の半径ｒを〔―〕、磁束密度を（
Ｇａｕｓｓ）単位で表わすと、γｃｅ＝ ３．３７ ・
Ｂ’／Ｂ ｓ Ｏ，０２６（ｍ）となり、これは放電細
管半径のおよそイすなわちＩｃｅ：３Ａｒとなる。
γｃｅは、放電細管部の半径ｒを〔―〕、磁束密度を（
Ｇａｕｓｓ）単位で表わすと、γｃｅ＝ ３．３７ ・
Ｂ’／Ｂ ｓ Ｏ，０２６（ｍ）となり、これは放電細
管半径のおよそイすなわちＩｃｅ：３Ａｒとなる。
したがりて、放電細管部の半径ｒを有するレーザ管に対
しては、 γｃｅ ＝≦Ｍ７” ・・・・・・・・・・・・・・
・叩・曲・・・・・・ （２） を満足する値の磁束
密度Ｂを持つ磁界を与えればよいことがわかる。
しては、 γｃｅ ＝≦Ｍ７” ・・・・・・・・・・・・・・
・叩・曲・・・・・・ （２） を満足する値の磁束
密度Ｂを持つ磁界を与えればよいことがわかる。
本実験結果の一例を示すと、磁束密度８００ガウスで一
定電流に対しレーザ出力で３倍以上、変換効率で２倍以
上改善がなされた。
定電流に対しレーザ出力で３倍以上、変換効率で２倍以
上改善がなされた。
以上述べたように放電細管部の管軸に上記（１）式、（
２）式を満足する磁界を印加することにより軸方向電界
Ｅつまり放電維持電圧が上昇し、レーザ出力およびレー
ザへのエネルギー変換効率が顕著に増大するような放電
状態を作り出すことができた。
２）式を満足する磁界を印加することにより軸方向電界
Ｅつまり放電維持電圧が上昇し、レーザ出力およびレー
ザへのエネルギー変換効率が顕著に増大するような放電
状態を作り出すことができた。
また、この効果は偏波面に対して方向性がある。
上記第１の実施例では偏波面は紙面に直交する方向にな
っているため、磁界は偏波面に直交方向に加わることに
なり、よ抄効果的にレーザ出力を増大させることができ
た。
っているため、磁界は偏波面に直交方向に加わることに
なり、よ抄効果的にレーザ出力を増大させることができ
た。
ところで、放電細管部（３）に磁界を与える上記永久磁
石は電磁石を用いた場合のように給電し九し発熱するな
どのことがないから給電装置や冷却部分が不要となる。
石は電磁石を用いた場合のように給電し九し発熱するな
どのことがないから給電装置や冷却部分が不要となる。
第６図はこの発明の第２の実施例を示しこの実施例は永
久磁石の形状が第１の実施例と異なる。
久磁石の形状が第１の実施例と異なる。
つまり放電細管部の管軸に対して一方より直交した磁界
を印加し同様の効果を得るようにしたものである。
を印加し同様の効果を得るようにしたものである。
第７図、第８図はこの考案の第３の実施例を示す。この
実施例は放電細管部（３）の外周にフィンを多数形成し
た放熱体（９）を設けるような空冷形のガスレーザ装置
において、この発熱体（９）のフィンの一部と永久磁石
（３）で形成し第１１第２の実施例と同様の効果を得る
ようにしたものである。この場合、第１の実施例と同様
に放電細管部をはさむように１対の永久磁石（３）を配
置するか、また、第２の実施例と同様に管軸に対して一
方のみに配置してもよい。
実施例は放電細管部（３）の外周にフィンを多数形成し
た放熱体（９）を設けるような空冷形のガスレーザ装置
において、この発熱体（９）のフィンの一部と永久磁石
（３）で形成し第１１第２の実施例と同様の効果を得る
ようにしたものである。この場合、第１の実施例と同様
に放電細管部をはさむように１対の永久磁石（３）を配
置するか、また、第２の実施例と同様に管軸に対して一
方のみに配置してもよい。
以上述べたように、この発明は内部にガス状レーザ媒質
が封入されたレーザ管の放電細管部の管軸に交差する方
向の磁界を与えるようにしたので、変換効率が改善され
、レーザ出力を増大することができた。
が封入されたレーザ管の放電細管部の管軸に交差する方
向の磁界を与えるようにしたので、変換効率が改善され
、レーザ出力を増大することができた。
第１図は、この発明の第１の実施例を示す縦断面図、第
２図は第１図ｆｌ−ＩＩ線に沿う断面図、第３図乃至第
５図はこの発明の実施結果を表わす図、第６図はこの発
明の第２の実施例を示す縦断面図、第７図は、この発明
の第３の実施例を示す縦断面図、第８図は、第７図■−
■線に沿う断面図である。 第６図 ♀ 第３図 ｆｉ４１１ｍ Ａ昇（ｍｔｏｏＧＡｕＥ５）第
７図 第８図 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭５９−２７３２３８号 ２）発明の名称 ガスレーザ装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 株式会社 東芝 ４゜代理人 〒１０５ 東京都港区芝浦−丁目１番１号 図 面 ６、補正の内容 図面の第１図、第２図、第６図および 第８図を別紙のとお９訂正する。４０ゝ第 ６ 図 第８図
２図は第１図ｆｌ−ＩＩ線に沿う断面図、第３図乃至第
５図はこの発明の実施結果を表わす図、第６図はこの発
明の第２の実施例を示す縦断面図、第７図は、この発明
の第３の実施例を示す縦断面図、第８図は、第７図■−
■線に沿う断面図である。 第６図 ♀ 第３図 ｆｉ４１１ｍ Ａ昇（ｍｔｏｏＧＡｕＥ５）第
７図 第８図 手続補正書（自発） １、事件の表示 特願昭５９−２７３２３８号 ２）発明の名称 ガスレーザ装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （３０７） 株式会社 東芝 ４゜代理人 〒１０５ 東京都港区芝浦−丁目１番１号 図 面 ６、補正の内容 図面の第１図、第２図、第６図および 第８図を別紙のとお９訂正する。４０ゝ第 ６ 図 第８図
Claims (4)
- （１）内部にガス状レーザ状媒質が封入されたレーザ管
の放電細管部の外周に磁界発生装置を設けたガスレーザ
装置において、上記磁界発生装置は磁界を放電細管部の
軸中心に対して交差する方向から与えるように設けられ
たことを特徴とするガスレーザ装置。 - （２）特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置にお
いて、磁界は偏波面に交差することを特徴とするガスレ
ーザ装置。 - （３）特許請求範囲第１項記載のガスレーザ装置におい
て所望の磁界の磁束密度Ｂは、 γｃｅ＝（２ｍ／ｅ）＾１＾／＾２・Ｅ＾１＾／＾２／
Ｂとしたときγｃｅ≦１／２γを満足する値以上である
ことを特徴とするガスレーザ装置。 ただしγｃｅ：電子サイクロトロン半径 γ：放電細管部の半径 Ｅ：単位長当クの軸方向電界 ｅ：電子の電荷の絶対値 ｉｎ：電子の静止質量 - （４）特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置にお
いて、磁界発生装置は永久磁石としたことを特徴とする
ガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27323884A JPS61152087A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | ガスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27323884A JPS61152087A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | ガスレ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61152087A true JPS61152087A (ja) | 1986-07-10 |
| JPH0237708B2 JPH0237708B2 (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=17525039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27323884A Granted JPS61152087A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | ガスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61152087A (ja) |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27323884A patent/JPS61152087A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237708B2 (ja) | 1990-08-27 |
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