JPS61180488A - Ion laser tube - Google Patents

Ion laser tube

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Publication number
JPS61180488A
JPS61180488A JP2043785A JP2043785A JPS61180488A JP S61180488 A JPS61180488 A JP S61180488A JP 2043785 A JP2043785 A JP 2043785A JP 2043785 A JP2043785 A JP 2043785A JP S61180488 A JPS61180488 A JP S61180488A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
disk group
laser
silicon carbide
anode
housing
Prior art date
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Pending
Application number
JP2043785A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norio Takahashi
鷹觜 紀雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2043785A priority Critical patent/JPS61180488A/en
Publication of JPS61180488A publication Critical patent/JPS61180488A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes

Abstract

PURPOSE:To produce a stable output for a long term, by providing with metal rings so that they are positioned on both sides of respective disks of a silicon carbide disk group constituting the fine laser tube. CONSTITUTION:In an alumina ceramic housing 12, metal rings 13, a tungsten anode 15 and silicon carbide disks 14 are arrayed alternately to constitute a fine tube section 11. Optical windows 2, 2' are mounted on both ends of the housing 12, and a cathode 7 being provided in the housing 12. Heat resulting from discharge between the anode 15 and cathode 7, is conducted to cooling water through the disk group 14 and housing 12 from the laser fine tube section 11. Since the metal rings 13 position precisely the disk group 14 while the heat fed from the disk group 14 is conducted to the housing 12, a stable output can be produced for a long term.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、シリコンカーバイト製細管金有するイオンレ
ーザ管に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an ion laser tube having a capillary metal made of silicon carbide.

(従来の技術およびその問題点) 従来、この糧のイオンレーザ管は第2図farに示すよ
うにレーザ管1はアノード3とカソード7との間で放電
し、光学窓スτの両側にミラーを一組具備した光共振器
を設けることによりレーザ発振し、レーザ光を出力する
(Prior art and its problems) Conventionally, in the ion laser tube for this purpose, as shown in FIG. By providing an optical resonator equipped with a set of laser beams, laser oscillation is performed and laser light is output.

イオンレーザは、イオン化された希ガスのエネルギーレ
ベル間の遷移によって、レーザ発振を行なわせるもので
あり、可視域においてワット台の大出力連続発振が得ら
れる唯一のガスレーザなので、ラマン分光、ホログラフ
ィ−などに広く用いられている。しかし、希ガスのイオ
ン化エネルギーが高いため、レーザ細管内に数10アン
ペアにおよぶ大電流アーク放電を行なわせる必要がある
Ion lasers perform laser oscillation by transitioning between the energy levels of ionized rare gases, and are the only gas lasers that can achieve high output continuous oscillation in the visible range of the order of Watts, so they can be used for Raman spectroscopy, holography, etc. widely used. However, since the ionization energy of the rare gas is high, it is necessary to cause a large current arc discharge of several tens of amperes within the laser tube.

そのため中央に穴の設けられたグラファイトディスク群
4.5.6 i並べ中央穴の列をもってレーザ細管とす
るものが用いられている。さらに6〜9KWにおよび熱
をレーザ細管外部に放出させるため、管外部に冷却水を
通すなどして冷却している。しかし、グラファイトディ
スク群4.5.6のレーザ細管部11で発生した熱はグ
ラファイトディスク部4、5.6 ’i熱の伝導により
、加熱し、赤熱化(900〜1300°CB)する。そ
してグラファイトディスク群の熱放射面10からの放射
熱は直接外部に放出できるが熱放射面10の面積Sは(
1)式で表わされる。
For this reason, a group of graphite disks 4.5.6i arranged with a hole in the center is used to form a laser thin tube with a row of holes in the center. Furthermore, in order to release the heat of 6 to 9 kW to the outside of the laser thin tube, cooling water is passed through the outside of the tube for cooling. However, the heat generated in the laser thin tube section 11 of the graphite disk group 4.5.6 heats up and becomes red hot (900 to 1300 degrees CB) due to conduction of heat from the graphite disk sections 4, 5.6'i. The radiant heat from the heat radiation surface 10 of the graphite disk group can be directly released to the outside, but the area S of the heat radiation surface 10 is (
1) It is expressed by the formula.

8=t−d・π    ・・・・・・(1)t:グラフ
ァイトディスクの厚さ d:グラファイトディスクの直径 π:円周率 たとえば、グラファイトディスクの厚さt=5順、直径
d−”30mの時、熱放射面10の面積5=471−で
あるため、レーザ細管部11の温度が上昇し、2000
℃Bにも達する。そのため、長時間使用していると、レ
ーザ細管部11のグラファイトが粉末となってくずれ、
レーザ細管部11の穴径が放電形状にそって徐々に大き
くなり、グラファイト粉末がグラファイトディスク群4
.5.6の間に積ってアノード3とカソード7間の絶縁
抵抗を劣化させる。そしてアノード3とカソード7間の
放電開始に悪影響を与え放電しにくくなる。またレーザ
細管部11の穴径が大きくなることにより、アーク放電
の電流密度が低下し、レーザ出力の減少や、レーザ発振
モードがT E M o oモードを維持できなくなる
という問題がある。また、排気工程においてグラファイ
トディスク群4.5.6 e高周波加熱してガス出しを
実施した場合、レーザ管1と熱放射面10が全面的に接
触しているため、レーザ管1tl−通して外気に熱が伝
導するためレーザ管1に石英管を使用してもグラファイ
トディスク群4.5.6のレーザ細管部11の温度とし
ては900〜13000 B程度に制限されてしまう。
8=t-d・π (1) t: Thickness of graphite disk d: Diameter of graphite disk π: Circumference For example, thickness of graphite disk t=5 order, diameter d-” When the distance is 30 m, the area 5 of the heat radiation surface 10 is 471-, so the temperature of the laser tube section 11 increases and the temperature increases to 2000 m.
It even reaches ℃B. Therefore, if it is used for a long time, the graphite in the laser tube part 11 will turn into powder and crumble.
The diameter of the hole in the laser tube section 11 gradually increases along the discharge shape, and the graphite powder flows into the graphite disk group 4.
.. 5.6 and deteriorates the insulation resistance between the anode 3 and cathode 7. This adversely affects the start of discharge between the anode 3 and cathode 7, making it difficult to discharge. Furthermore, as the diameter of the hole in the laser thin tube section 11 increases, the current density of arc discharge decreases, causing problems such as a decrease in laser output and an inability to maintain the laser oscillation mode in T E Mo o mode. In addition, when the graphite disk group 4.5.6e is high-frequency heated to release gas in the exhaust process, the laser tube 1 and the heat radiation surface 10 are in full contact with each other, so the outside air is passed through the laser tube 1tl. Even if a quartz tube is used as the laser tube 1, the temperature of the laser thin tube portion 11 of the graphite disk group 4.5.6 is limited to about 900 to 13000 B because heat is conducted to the laser tube 1.

このため、レーザ細管部11の温度が2000℃Bにも
達した時にはグラファイトディスク群4.5.6に吸蔵
されていた不純ガスの放出がありレーザ出力の減少やグ
ラファイト粉末の発生によるアノード3.カソード1間
の絶縁劣化となる問題がある。
For this reason, when the temperature of the laser tube section 11 reaches 2000° C.B, the impurity gas stored in the graphite disk group 4.5.6 is released, resulting in a decrease in laser output and generation of graphite powder at the anode 3. There is a problem of insulation deterioration between the cathodes 1.

本発明の目的は、前記欠点を除去し、長期間にわたって
放電開始しやすく安定な出力を得ることのできるイオン
レーザ管を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ion laser tube that eliminates the above-mentioned drawbacks and can easily start discharging and obtain stable output over a long period of time.

(問題点を解決するだめの手段) 本発明は真空外囲器内に配設されたアノードとカソード
との間に中央に細管用の穴を有するシリコンカーバイド
ディスク群よりなるレーザ細管金偏えたイオンレーザ管
において、シリコンカーバイドディスク群を構成する各
ディスクの両側に金属リングを設け、真空外囲器と金属
リングをろう付けだよシ固定したことを特徴とする。外
囲器の材料としてはアルミナセラミック、アノードはタ
ングステン製のものを用いるのが好適である。
(Another Means to Solve the Problem) The present invention provides a laser capillary tube consisting of a group of silicon carbide disks having a hole for a capillary tube in the center between an anode and a cathode disposed in a vacuum envelope. The laser tube is characterized in that metal rings are provided on both sides of each disk constituting the group of silicon carbide disks, and the vacuum envelope and the metal rings are fixed to each other by brazing. Preferably, the envelope is made of alumina ceramic, and the anode is made of tungsten.

(実施例) 次に図面により本発明の詳細な説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す断面図であって、アル
ミナセラミック外囲器12内に金属リング13.タング
ステン製アノード15およびシリコンカーバイドディス
ク14i交互に図示のように配設して細管部が構成され
ている。なお2.2′は光学窓、7はカソード、16は
アノード導入棒である。このような構成のレーザ管は次
のようにして製造される。アルミナセラミック外囲器1
2を数100℃に加熱し、金属リング13.タングステ
ン製アノード15.金属リング13.ろう材、シリコン
カーバイトディスク14.金属リング13゜ろう材のI
NKアノード及びシリコンカーバイドディスク群14t
−組込み、アルミナセラミック外囲器12のカソード7
側を上にして900℃〜1000℃のろう付炉に入れ再
加熱することにより、ろう材によりアルミナセラミック
外囲器12と金属リング13はろう付される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the present invention, in which a metal ring 13 is placed inside an alumina ceramic envelope 12. Tungsten anodes 15 and silicon carbide disks 14i are alternately arranged as shown in the figure to form a thin tube section. Note that 2.2' is an optical window, 7 is a cathode, and 16 is an anode introduction rod. A laser tube having such a configuration is manufactured as follows. Alumina ceramic envelope 1
2 to several hundred degrees Celsius, and a metal ring 13. Tungsten anode 15. Metal ring 13. Brazing filler metal, silicon carbide disk 14. Metal ring 13゜brazing metal I
NK anode and silicon carbide disk group 14t
- built-in cathode 7 of alumina ceramic envelope 12;
The alumina ceramic envelope 12 and the metal ring 13 are brazed to each other by the brazing material by placing them in a brazing furnace at 900° C. to 1000° C. with their sides facing up and reheating them.

また、アルミナセラミック外囲器12と金属リング13
は、熱膨張係数が4.6〜5.6X10/℃と大きくシ
リコンカーバイトディスク群14は4.2X10  /
’Cと小さいため、アルミナセラミック外囲器12の内
径とシリコンカーバイトディスク群14の外径を同一に
しておき、前記のようにアルミナセラミック外囲器12
金数100℃に加熱し、内径を大きくした状態でシリコ
ンカーバイトディスク群14t−組込むことができる。
In addition, an alumina ceramic envelope 12 and a metal ring 13
has a large coefficient of thermal expansion of 4.6 to 5.6X10/℃, and silicon carbide disk group 14 has a coefficient of thermal expansion of 4.2X10/℃.
'C, so the inner diameter of the alumina ceramic envelope 12 and the outer diameter of the silicon carbide disk group 14 are made the same, and the alumina ceramic envelope 12 is made the same as described above.
The silicon carbide disk group 14t can be assembled in a state where it is heated to 100° C. and its inner diameter is enlarged.

そして冷却すると、今まで膨張していたアルミナセラミ
ック外囲器12は収縮し、シリコンカーバイトディスク
群14に密着する。従ってアノード15とカソード7間
の放電による熱は、レーザ細管部11からシリコンカー
バイトディスク群14.アルミナセラミック外囲器12
1に通してアルミナセラミック外囲器12の外を流れる
冷却水(図示してない)に熱伝導される。同様にタング
ステン製アノードも熱膨張係数が4.0X10  /’
Cと小さいため、アルミナセラミック外囲器12の内径
に密着させられるためアノード15、での発熱はアルミ
ナセラミツク外囲器12全通してアルミナセラミック外
囲器12の外を流れる冷却水に熱伝導される。また、金
属リング13はアノード15およびシリコンカーバイト
ディスク群14の位置決めとアノード15およびシリコ
ンカーバイトディスク群14の熱金アルミナセラミック
外囲器12を通して、アルミナセラミック外囲器12の
外を流れる冷却水に熱伝導する働きをする。
When cooled, the alumina ceramic envelope 12, which had expanded until now, contracts and comes into close contact with the silicon carbide disk group 14. Therefore, heat due to the discharge between the anode 15 and the cathode 7 is transferred from the laser tube section 11 to the silicon carbide disk group 14. Alumina ceramic envelope 12
1 and is conducted to cooling water (not shown) flowing outside the alumina ceramic envelope 12. Similarly, the coefficient of thermal expansion of the tungsten anode is 4.0X10/'
Since the anode 15 has a small C and is brought into close contact with the inner diameter of the alumina ceramic envelope 12, the heat generated by the anode 15 is conducted through the entire alumina ceramic envelope 12 to the cooling water flowing outside the alumina ceramic envelope 12. Ru. The metal ring 13 also positions the anode 15 and the silicon carbide disk group 14 and allows cooling water to flow outside the alumina ceramic envelope 12 through the hot metal alumina ceramic envelope 12 of the anode 15 and the silicon carbide disk group 14. It acts as a heat conductor.

(発明の効果) 本発明によれば、レーザ細管部11の熱は熱伝導により
おさえられるので温度上昇は数100℃程度ときわめて
低くなる。従って長時間使用してもタングステン製アノ
ード15.シリコンカーバイトディスク群14は劣化し
ない。従ってレーザ細管部11の穴径は変化せず、シリ
コンカーバイトディスク群のスパッタも発生しない。こ
のため長期間にわたって放電開始が容易でレーザ出力の
安定なイオンレーザ管金得ることができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, the heat in the laser thin tube portion 11 is suppressed by thermal conduction, so that the temperature rise is extremely low, on the order of several hundred degrees Celsius. Therefore, even after long-term use, the tungsten anode 15. The silicon carbide disk group 14 does not deteriorate. Therefore, the diameter of the hole in the laser thin tube portion 11 does not change, and sputtering of the silicon carbide disk group does not occur. For this reason, it is possible to obtain an ion laser tube that allows easy discharge initiation and stable laser output over a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例金示す断面図、第2図tal
は従来のイオンレーザ管を示す断面図、第2図(blは
従来のイオンレーザ管のグラファイト部品部の軸方向断
面図である。1・・・・・・レーザ管、42′・・・・
・光学窓、3・・・・・・アノード、4,5.6・・・
・・・グラファイトディスク群、7・・・・・・カソー
ド、8,9・・・・・・ガスリターンバス、10・・・
・・・熱放射面、11・・・・・・レーザ細管部、12
・・・・・・アルミナセラミック外囲器、13・・・・
・・金属リング、14・・・・・・シリコンカーバイト
ディスク群、15・・・・・・タングステン製アノード
Fig. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a conventional ion laser tube, and FIG. 2 is an axial cross-sectional view of a graphite component portion of a conventional ion laser tube.
・Optical window, 3... Anode, 4, 5.6...
...graphite disk group, 7... cathode, 8, 9... gas return bus, 10...
... Heat radiation surface, 11 ... Laser thin tube part, 12
...Alumina ceramic envelope, 13...
... Metal ring, 14 ... Silicon carbide disk group, 15 ... Tungsten anode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 真空外囲器内のアノードとカソード間にシリコンカーバ
イトディスク群よりなるレーザ細管を有するイオンレー
ザ管において、前記シリコンカーバイトディスク群を構
成する各ディスクの両側に金属リングを有し、アルミナ
セラミックス製外囲器と前記金属リングとをろう付した
ことを特徴とするイオンレーザ管。
In an ion laser tube having a laser tube consisting of a group of silicon carbide disks between an anode and a cathode in a vacuum envelope, each disk constituting the group of silicon carbide disks has a metal ring on both sides, and is made of alumina ceramics. An ion laser tube characterized in that an envelope and the metal ring are brazed.
JP2043785A 1985-02-05 1985-02-05 Ion laser tube Pending JPS61180488A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0413437U (en) * 1990-05-24 1992-02-03
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