JPS61168276A - 無声放電式ガスレ−ザ装置 - Google Patents

無声放電式ガスレ−ザ装置

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JPS61168276A
JPS61168276A JP866185A JP866185A JPS61168276A JP S61168276 A JPS61168276 A JP S61168276A JP 866185 A JP866185 A JP 866185A JP 866185 A JP866185 A JP 866185A JP S61168276 A JPS61168276 A JP S61168276A
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JP
Japan
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discharge
crystallized glass
gas laser
glass
dielectric constant
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JP866185A
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English (en)
Inventor
Satoru Hayashi
悟 林
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0975Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、無声放電式ガスレーザ装置の改良に関する
ものである。
〔従来の技術〕
才ず、従来のガスレーザ装置を横励起形002レーザー
ケ例として説明する、 第4図はその構成原理図であり、(1)は第1の電極、
例えば接地側金属電極、(2)はこの接地側金属電極(
1)に対向配設された高電圧側金属電極で、放電面は第
2の*極、例えば鉛含有ガラスまたはマイカ等の材料か
ら成る誘電体(3)で覆わイ1ている、そしてこの両電
極(1)(2) l、jレーサ媒質ガスを満たした容器
内(こ設けられている、(4)は放電空間、(5)は変
圧器、(6)は高周波電源、(7)は全反射鏡 (8)
はこの全反射鏡(7)とレーザ光の光軸−ヒ1こ配設さ
れた出力側反射鏡(一部透過)、(9)は冷却水循環ポ
ンプ、00は冷却器、Qllはイオン交換純水器である
、上記の構成(こおいて、高電圧側金属電極(2)に、
高尚e電淵(6)と変圧器(5)より交流高電子が印加
されると、放電空間(4)に無声放電と呼ばわる安定な
放電が起る、無声放電は両電極間(1)(2)ir誘電
体(3)を介した交流放電であるため、アーク族[1こ
移行することなく、電子温度のみが高く、分子温度の上
昇しない非平衡放電が安定((実現できる8放電空間(
4)内で励起された分子ijよる光誘導輻射過程の説明
は省略するが、放電空間(4)円で無声放電が起ると、
全反射鏡(7)と出力側反射鏡(8)により構成される
共振器内でレーサ発振が起り、出力側反射鏡(8)より
レーザ光が出力される、接地側金属電極(1)と高電圧
側金属型&(2)はともに電気伝導度の小さい冷却水で
冷却されており、冷却水は冷却水循環ポンプ(9)で、
冷却器(10,イオン交換純水器α1)を通して循環さ
れる、イオン交換純水器αηは冷却水の電気伝導度を小
さくして高電圧側金属電極(2)からの電流漏洩を防ぐ
ために必要である。なお、図には示していないが放電空
間のガスは電極間をレーザ光と面角の方向に高速で流れ
ている、第5図は上記放電電極部の拡大図で、接地側金
属電極(1)、高電圧側金属電極(2)とともir放電
面は平行平板であり、放電は図中に示すように両電極間
で一様に起る、 第5図に示す実施例では、誘電体を高電圧側金属電極(
2)に設けたが、接地側金属電極(1)に設けると力)
、高電圧側金属型I!Ii (2)及び接地側金属電極
(1)の両方に設けることでも同一の効果があることは
明らかである。第6図は高電圧側金属電極(2)及び接
地側金属電極(1)の両方に誘電体(3)を設けた例で
ある。
レーザー発振が起こるためには、全反射鏡(7)。
出力側反射鏡(8)の損失に打ち勝つだけのレーサー利
得が放電空間(4)で必要であり、レーサー利得は放電
空間(4)の光軸方向の長さと放電電力密度(単位体積
当りに投入される放電電力)で決まるので、光軸方向の
長さを決めると放電電力密度をきよく値以上にあけない
と発振が起らない一放電電力密度を高めるためには電源
の周波数を高くするか、印加電圧を高くするか、誘電体
の静電容i!iを大きくするかである、 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の無角放電式ガスレーザ装置11以上のように構成
され、電源周波数はせいぜいl1l(l KHz程度が
実用的であり、また印加電圧を高くするのは端部絶縁の
関係で制限値がある。さらに誘電体の比誘電率もせいぜ
い7以下であり放電電力密度の向上には限界があ−」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、ガスレーザ装置の出力を向上させ
ることを目的としている、〔問題点を解決するための手
段〕 この発明に係るガスレーザ装置は、接地側金属電極、高
電圧側金属電極の少なくとも一方の電極表面を結晶化ガ
ラスで被覆したものである。
〔作用〕
この発明においては、接地側金属電極、高電圧側金属電
極の少なくとも一方の電極表面を被覆した高誘電率の結
晶化ガラス材料Cζよ−・て、放電電力密度を高くし、
ガスレーサ装置の出力を向上させる。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示す構成原理図、第2図
は第1図の放電電極部の拡大図、第8図は高電圧および
接地側金属電極の両方に誘電体を設けた他の実施例であ
る放電電極部の拡大図である。
図において2、(1M2)(4)〜0旧ま上記従来装置
と同一のものであり、(2)は金属電極を被覆する誘電
体である結晶化ガラスである、結晶化ガラス(2)はガ
ラス製造時に結晶性成分を導入し成形後あるいは塗布焼
成後に結晶化するため齋こアニールを行ない結晶を析出
させる。導入する結晶成分により、低膨張化1機械特性
向上、耐熱性向上などの効果が異な−・でくる、この発
明では結晶成分に高誘電率結晶を析出させ誘電率を向上
させている、例えばこの発明の結晶化ガラスO2は、M
OとTiO2(MOはBaO,8rO,またはrho 
の1種またはそれ以上を示す)を合量で10〜6 (l
 W t%金含有、かつ。
MO/TiO2(モル比)が0.5〜1.5であるガラ
スであり加熱処理されることにより高誘電率の結晶を析
出するものである、またはMO+TiOz合量が25〜
55wt%でありMO/’TiOz  (モル比)が0
.9〜14である結晶化ガラス02である。またはMO
+’l’iCh以外のガうス成分として8i(Jz15
〜45wt%、B203111〜8 o w t%、A
l2O3] (l W t%以下、N(J20.A20
またはLi2Oの1種またはそれ以上の合量が](1w
t%以下、 CaO。
ZnO,MgO才た12Sbz03の1種また14それ
以上の合量が4−25wt%、Fが]11wt%以下を
明する、この発明の結晶化ガラス02を製造するl(は
、その1例を示すと、上記MOとT i 01を供給す
る酸化物、塩類またはモル比でMO/Ti1tが0.5
〜1.5なる他のガラス原料である強化性原料(例えば
5i(Jz 、AI 203など)と弱火性原料(例え
ばB2O3,アルカリ、アルカリ土類金属酸化物など)
とを混合しガうスケ製造する通常の方法でその混合物を
加熱溶融し水または空気により冷却して得られる。この
場合、チダン酸バリウム等の結晶が力うス中fこ多量に
析出しないように急速(こ冷却することが肝要である。
表−11と得られた結晶化ガうスO力の組成を示す、 表−1 *モル比(これ以外はwt%で示す) この発明においてMO+TiO2の合量が10〜5Qw
t%、  M O/ T i 02の値が0.5〜1.
5(モル比)であることを必須とするがその理由はMO
+TiOzの合量が19wt%より小であると本結晶化
ガラス(2)を加熱処理してもその過程で高誘電率結晶
相の析出が少ないため高誘電率体が得られず、また6Q
wt%以上ではガラス原料の溶融作業温度が1400°
C以上となって溶解炉が高価になり実用的でない8さら
iこ、それぞれの成分の作用を次に説明する6 SiO口5wt%以下で(オガうス化しIIII<、4
5wt%以上では焼成温度が高くなりすぎる。B2B2
O31Q%以下では焼成温度が高くなりすぎ3Qwt%
以上では耐水性が悪くなり実用に適さなくなる。
AI 2031 gw t%以上では焼成温度が高くな
りすぎる、Na 20. K2O,Li 20の1種以
上が10wt%以上ではアルカリイオンの移動が起こり
易く電気特性が悪くなる、Cab、 ZnO,MgO,
8b t(J3の1種以上が4wt%以下では焼成温度
か高く、体膨張係数が小さくなる。25wt%以上では
耐水性が悪くなり実用に適さなくなる、Fが10wt%
以上では金属体に施釉した場合、金属と結晶化ガラス(
2)の密着性か悪くなる、 この発明の結晶イヒガラス0りで高誘電率誘電体を被覆
した放電管を形成するには、その1例を示すと上記のよ
うな斐範囲の原料を調合して1200〜】300°Cで
50〜60分間溶融し水中6ζ投人急冷してフリ・リド
とする。これlζ電解質、粘着剤を混合・粉砕した水性
スリ、・・ブを常法により調整する、こうして得ら第1
たスリ・・・プケ所望の放電管金属体に塗布して被着さ
せ乾燥後、軟化溶融温度以上に加熱して融着さセ−た後
、適宜冷却すれはチタン酸バリウム等の高誘電率結晶が
析出し、高誘電率誘電体を被覆した放電管が得Atlる
、この場合、放電管全体に結晶化ガラス04混合粉砕物
を被着させるには、ヒヒーフルを用いるスクリーン印刷
法。
乾式スプレー法、静電塗装法、電気泳動法など用いうる
し、また放電管金属体に融着させるCζは流動浸漬法、
乾式焼付法なと力うスと金属を融着させる常法か用いら
′I7る、なJ・、得られる放電管の誘電率を所望の値
蚤ζm整する(こ(、:r冷却速度ケ変化させたI)、
冷却途中で成る温度に一定時間保持したり、あるいは再
加熱処理することl(より高誘電率結晶の析出量を加減
すわばよく容易に行うことができる、 この発明の誘電体の基体特性の例を表−21ζボす。
表−2 この発明の比誘電率60の結晶化ガラスQBを用いて従
来と同じ放電管ケ構成ずれは、1■じ放電電力密度を得
るの(こ印加型FF、を同じにして電源周波数が約1/
12とtI′す、又、電源周波数を同じにすれば印加電
圧ケ下げることができる、従来例と実施(夕0との関係
を示せば表−8のようになる。
表−3 し力)し放電開始電比より小さい値に下げることは7・
きないので 放電開始電圧値より少し高い程度の放電、
電圧で電力を同程度投入できる。
結晶化ガラスは析出結晶の種類と量6(よってその比誘
電率は異な−・てくる、比誘電率60の結晶化ガラスを
用いたit極では従来便用されている誘電体の比誘電率
5と比べて12倍の値となる。従って格段に放電電力密
度を上げることかできる、なお同じ電力密度であれば低
い電圧、あるいは低い電源周波数でレーザ発振が可能と
なる。例えは無声放電式0(J2ガスレーザ装置におい
ては周波数が数10 K)lz至数010K)lz O
)場合、放電電力Wは電源周波数f、レーザ電極の誘電
体の静電容量(3g値に比例関係にあることが知られて
いる。従って、電源周波数f又は誘電体の静電容量Og
を増大すること番こより放電電力の増大が計れる6−万
、放電電力の増大の手段として放電電圧の増大も有効で
あるが、Wl極lζ使用される絶縁材料の耐電圧からの
制約等で電極構造が複雑となり、放電型[+はせいぜい
常用15〜20に一■である。又、電源周波数fを数1
曲K El zに設計することは技術的に可能であるが
、高周波数のため、電力伝送時のケーブル、接続導体で
の損失が大きい(高周波の表皮効果による)、高周波変
圧器等電気機器内部での損失が大きくなる、この結果高
周波電源発振器の出力が放電電極部fこ至るまでI?:
低減し、効率が低下する欠点がある。又、漏洩電波に対
する対策等も必要となる、 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によれは、誘電体で覆われた無声
放電電極1ζ高誘電率の結晶化ガラス材料を用いている
から、静電容量を大をく、所定のレーザ利得を得るため
の放電電力密度ケ酊能として、電源周波数を小さく、あ
るいは低電圧化でλ、ガスレーぜ装置の出カケ向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
の拡大図、第8図はこの発明の他の実施例を示し、高電
圧および接地側合Wj4電極の両方に誘電体を設けた場
合の電極部の拡大図、第4図は従来のレーザ装置の原理
的な構造を示す構成原理図、第5図。 第6図は!極部の拡大図であるー 図Cζおいて、(1)1.:r接地側金屑電極、(2)
は高電汁側金w4電極、(7)は全反射鏡、(8)は出
力側反射鏡、Q21は結晶化ガラスである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分ケ示す、

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ媒質ガスを有する容器内に対向配設された
    第1及び第2の金属電極を具備するものにおいて、上記
    両電極のうち少なくとも一方の電極表面に結晶化ガラス
    を被覆したことを特徴とする無声放電式ガスレーザ装置
  2. (2)結晶化ガラスは加熱処理されるまでは実質的に高
    誘電率の結晶を含有しない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. (3)結晶化ガラスは成分としてMOとTiO_2(但
    し、MOはBaO、SrOまたはPbOの1種またはそ
    れ以上を示す)との合量で25〜55wt/%、MO/
    TiO_2(モル比)で0.9〜1.4であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の無声放
    電式ガスレーザ装置。
  4. (4)結晶化ガラスは成分としてMOとTiO_2(但
    し、MOはBaO、SrOまたはPhOの1種またはそ
    れ以上を示す)との合量で25〜55wt%、MO/T
    iO_2(モル比)で0.9〜1.4であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載のオゾン発
    生装置。
  5. (5)結晶化ガラスは、ガラス成分としてSiO_21
    5〜45wt%、B_2O_310〜30wt%、Al
    _2O_310wt%以下、No_2O、K_2Oまた
    はLi_2Oの1種またはそれ以上の合量が10wt%
    以下、CaO、ZnO、MgOまたはSh_2O_3の
    1種またはそれ以上の合量が4〜25wt%、Fが10
    wt%以下を含有してなる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。
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Cited By (1)

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JPS6362285A (ja) * 1986-09-02 1988-03-18 Mitsubishi Electric Corp 無声放電式ガスレ−ザ装置

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