JPS61229383A - ガス流動形レ−ザ発振器 - Google Patents
ガス流動形レ−ザ発振器Info
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- JPS61229383A JPS61229383A JP6990285A JP6990285A JPS61229383A JP S61229383 A JPS61229383 A JP S61229383A JP 6990285 A JP6990285 A JP 6990285A JP 6990285 A JP6990285 A JP 6990285A JP S61229383 A JPS61229383 A JP S61229383A
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- JP
- Japan
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- gas
- temperature
- excitation
- laser
- laser medium
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- 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
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
-
- 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
- H01S3/04—Arrangements for thermal management
- H01S3/041—Arrangements for thermal management for gas lasers
Landscapes
- 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〕
本発明は安定したレーザ発振出力を得ることができるガ
ス流動形レーザ発振器に関する。
ス流動形レーザ発振器に関する。
レーザは情報処理及び計測をはじめとして金属の切断及
び溶接などの広い分野で利用されている。
び溶接などの広い分野で利用されている。
第4図はこのよりなしτザを出力する従来のガス流動形
レーザ発振器の概略図である。第4囚において、(1)
はレーザ媒質ガスが導入される励起領域、(2)はガス
循環ブロア、(3)は第1ガス冷却器、(4)は第2ガ
ス冷却器、(5)は陽極、(6)は陰極、(7)は放電
電源(励起手段)%(81は全面反射鏡、(9)は部分
反射鏡、(至)は冷媒循環ポンプ、(ロ)は冷却装置で
ある。
レーザ発振器の概略図である。第4囚において、(1)
はレーザ媒質ガスが導入される励起領域、(2)はガス
循環ブロア、(3)は第1ガス冷却器、(4)は第2ガ
ス冷却器、(5)は陽極、(6)は陰極、(7)は放電
電源(励起手段)%(81は全面反射鏡、(9)は部分
反射鏡、(至)は冷媒循環ポンプ、(ロ)は冷却装置で
ある。
Co、、Co、N3及びHeから構成されるレーザ媒質
ガスは励起領域(1) Ic 、f、満しているととも
に、ガス循環ブロア(2)によって圧カ約5o〜100
Torr。
ガスは励起領域(1) Ic 、f、満しているととも
に、ガス循環ブロア(2)によって圧カ約5o〜100
Torr。
速度約200rrvSで励起領域(1)内を流動してい
る。
る。
放電電源(7)は励起領域(1)左側のレーザ媒質ガス
入口(12m)の近傍に設けた陽極(5)と励起領域(
1)右側のレーザ媒質ガス出口(12b)の近傍に設け
た陰極(6)との関にグロー放電を発生させ、レーザ媒
質ガスを励起する0放電電源(7)の励起により、レー
ザ媒質ガス中のC03が反転分布を生じて放出した赤外
光は、全面反射娩(8)及び部分反射鏡(9)で反射を
繰シ返して共振増幅され、部分反射鏡(9)を介してレ
ーザ光として出力される。
入口(12m)の近傍に設けた陽極(5)と励起領域(
1)右側のレーザ媒質ガス出口(12b)の近傍に設け
た陰極(6)との関にグロー放電を発生させ、レーザ媒
質ガスを励起する0放電電源(7)の励起により、レー
ザ媒質ガス中のC03が反転分布を生じて放出した赤外
光は、全面反射娩(8)及び部分反射鏡(9)で反射を
繰シ返して共振増幅され、部分反射鏡(9)を介してレ
ーザ光として出力される。
放電電源(7)からレーザ媒質ガスに加えら、れた励起
エネルギーは一部が上記したレーザ光の出°カに使用さ
れ、他の部分がレーザ媒質ガスの温度を上昇させる。レ
ーザ媒質ガスの温度上昇はレーザ出力の低下を招くので
、レーザ媒質ガスを冷却するようKしている。レーザ媒
質ガス出口(12b)から排出されたレーザ媒質ガスは
、第1ガス冷却器(3)を介して冷却され、ガス循環ブ
ロア(2)に吸込まれる。ガス循環ブロア(2)の断熱
圧縮及びメカロスによシ温度が上昇したレーザ媒質ガス
は第2ガス冷却器(3)を介して再び冷却され、レーザ
媒質ガス入口(12亀)から励起領域(1)に導入され
る。
エネルギーは一部が上記したレーザ光の出°カに使用さ
れ、他の部分がレーザ媒質ガスの温度を上昇させる。レ
ーザ媒質ガスの温度上昇はレーザ出力の低下を招くので
、レーザ媒質ガスを冷却するようKしている。レーザ媒
質ガス出口(12b)から排出されたレーザ媒質ガスは
、第1ガス冷却器(3)を介して冷却され、ガス循環ブ
ロア(2)に吸込まれる。ガス循環ブロア(2)の断熱
圧縮及びメカロスによシ温度が上昇したレーザ媒質ガス
は第2ガス冷却器(3)を介して再び冷却され、レーザ
媒質ガス入口(12亀)から励起領域(1)に導入され
る。
又、冷却装置(ロ)は冷媒循環ポンプ(2)によって冷
媒を第1ガス冷却器(3)及び第2ガス冷却器(4)に
循環させ、第1ガス冷却器(3)及び第2ガス冷却器(
4)Kレーザ媒質ガスの冷却を行なわせる。なお、冷却
装置(ロ)はフロン又はアンモニア等を冷媒として用い
ておシ、所定の冷凍サイクルを有している。
媒を第1ガス冷却器(3)及び第2ガス冷却器(4)に
循環させ、第1ガス冷却器(3)及び第2ガス冷却器(
4)Kレーザ媒質ガスの冷却を行なわせる。なお、冷却
装置(ロ)はフロン又はアンモニア等を冷媒として用い
ておシ、所定の冷凍サイクルを有している。
以上のようKして冷却されるレーザ媒質ガスの温度条件
は、通常レーザ媒質ガス入口(121)で20℃、レー
ザ媒質ガス出口(12b)で100℃、ガス循環ブロア
(2)の入口で20℃及びガス循環ブロア(2)の出口
で50′であることが好ましいとされている0又、これ
らの温度を得るための冷媒の温度条件は第1及び@2ガ
ス冷却器(3)及び(4)の各入口で15℃、第1及び
第2ガス冷却器(3)及び(4)の各出口で18℃程度
が要求される=前述の如く、レーザ出力は励起領域(1
)K導入されるレーザ媒質ガスの温[K影l#を受け、
一般に温度が低ければ増大するので、レーザ発振効嘉を
上けることができる。一方、レーザ媒質ガスの温度を下
けるには冷却装置の消費電力を増加させるので、最も経
済的な運転温度はガス流動形レーザ発振器の動作条件に
よって決定されることになる。
は、通常レーザ媒質ガス入口(121)で20℃、レー
ザ媒質ガス出口(12b)で100℃、ガス循環ブロア
(2)の入口で20℃及びガス循環ブロア(2)の出口
で50′であることが好ましいとされている0又、これ
らの温度を得るための冷媒の温度条件は第1及び@2ガ
ス冷却器(3)及び(4)の各入口で15℃、第1及び
第2ガス冷却器(3)及び(4)の各出口で18℃程度
が要求される=前述の如く、レーザ出力は励起領域(1
)K導入されるレーザ媒質ガスの温[K影l#を受け、
一般に温度が低ければ増大するので、レーザ発振効嘉を
上けることができる。一方、レーザ媒質ガスの温度を下
けるには冷却装置の消費電力を増加させるので、最も経
済的な運転温度はガス流動形レーザ発振器の動作条件に
よって決定されることになる。
ところで、上記構成の従来のガス流動形レーザ発振器に
おいて、レーザ出力を安定化させるためには励起領域(
1)K導入されるレーザ媒質ガスの温度を一定に保つ、
即ち冷却装置(ロ)から第1及び第2ガス冷却器(3)
及び(4)K供給する冷媒の温度を一定圧保つ必要があ
る。
おいて、レーザ出力を安定化させるためには励起領域(
1)K導入されるレーザ媒質ガスの温度を一定に保つ、
即ち冷却装置(ロ)から第1及び第2ガス冷却器(3)
及び(4)K供給する冷媒の温度を一定圧保つ必要があ
る。
しかし、従来のガス流動形レーザ発振器は第5図に示す
ように放電電源(7)の励起出力である励起電力Wd
を一定の大きさく保っても、レーザ出力Wr が変
動してしまう。この変動は所定の冷凍サイクルで動作す
る冷却装置(ロ)の圧縮機が間欠運転されるので、第1
及び第2ガス冷却器(4)に供給される冷媒の温度が変
化するために生じる。冷媒の温度を圧縮機の間欠運転及
び周囲温度の変化等の九九に対し℃一定にするためには
、圧縮機の回転数を制御する方法あるいは冷媒の供給回
路にバッファタンクを設ける方法などがあるが、装置が
複雑で高価になり、しかもレーザ出力を完全に安定化さ
せることができない。また、冷却温度が20℃程度の場
合、周囲温度が35℃となり湿度が80チを越える夏期
には冷却回路に結露が生じるので、結gを防止するため
高価な断熱工事を施す必要が6つ九。
ように放電電源(7)の励起出力である励起電力Wd
を一定の大きさく保っても、レーザ出力Wr が変
動してしまう。この変動は所定の冷凍サイクルで動作す
る冷却装置(ロ)の圧縮機が間欠運転されるので、第1
及び第2ガス冷却器(4)に供給される冷媒の温度が変
化するために生じる。冷媒の温度を圧縮機の間欠運転及
び周囲温度の変化等の九九に対し℃一定にするためには
、圧縮機の回転数を制御する方法あるいは冷媒の供給回
路にバッファタンクを設ける方法などがあるが、装置が
複雑で高価になり、しかもレーザ出力を完全に安定化さ
せることができない。また、冷却温度が20℃程度の場
合、周囲温度が35℃となり湿度が80チを越える夏期
には冷却回路に結露が生じるので、結gを防止するため
高価な断熱工事を施す必要が6つ九。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、安定したレ
ーザ出力を得ることができるガス流動形レーザ発振器を
提供することを目的とする。
ーザ出力を得ることができるガス流動形レーザ発振器を
提供することを目的とする。
そこで本発明では、励起領域に導入され、励起手段によ
って励起されるレーザ媒質ガスの温度を検出する温度検
出器と、この検出したレーザ媒質ガスの温度に基づいて
、励起手段の励起出力を制御し、レーザ媒質ガスの励起
により生じるレーザ発振出力を一定に保つ出力制御手段
とを備えたガス流動形レーザ発振器を構成する。
って励起されるレーザ媒質ガスの温度を検出する温度検
出器と、この検出したレーザ媒質ガスの温度に基づいて
、励起手段の励起出力を制御し、レーザ媒質ガスの励起
により生じるレーザ発振出力を一定に保つ出力制御手段
とを備えたガス流動形レーザ発振器を構成する。
上記構成のガスa動形レーザ発振器は、レーザ媒質が励
起領域に導入され、励起手段がこれを励起する。このと
き温度検出器が励起領域に導入されるレーザ媒質ガスの
温度を検出し、出力制御手段が検出し九レーザ媒質ガス
の温度に基づいて励起手段の励起出力を制御し、レーザ
媒質ガスの励起により生じるレーザ発振出力を一定に保
つ。
起領域に導入され、励起手段がこれを励起する。このと
き温度検出器が励起領域に導入されるレーザ媒質ガスの
温度を検出し、出力制御手段が検出し九レーザ媒質ガス
の温度に基づいて励起手段の励起出力を制御し、レーザ
媒質ガスの励起により生じるレーザ発振出力を一定に保
つ。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第1図は本発明に係るガス流動形レープ発振器の概略図
である。第1図において、第4図と同様の機能を果たす
部分については同一の符号を付し、その説明は省略する
。また、(2)は放熱器、Q4はファン、四は温度検出
器、(至))は比例調整計(出力制御手段)、(171
はスイッチである。
である。第1図において、第4図と同様の機能を果たす
部分については同一の符号を付し、その説明は省略する
。また、(2)は放熱器、Q4はファン、四は温度検出
器、(至))は比例調整計(出力制御手段)、(171
はスイッチである。
は、励起領域(1)第1ガス冷却器(3)、ガス循環ブ
ロア(2)及び第2ガス冷却器(4)からなるガス循環
回路を循環するようになっている。また、ガス循環回路
を循環するレーザ媒質ガスは冷媒により冷却される。即
ち、ガス流動形レーザ発振器の設置環境外気に応じて機
能を発輝する放熱器(2)及びファン0により冷却され
ることになる。
ロア(2)及び第2ガス冷却器(4)からなるガス循環
回路を循環するようになっている。また、ガス循環回路
を循環するレーザ媒質ガスは冷媒により冷却される。即
ち、ガス流動形レーザ発振器の設置環境外気に応じて機
能を発輝する放熱器(2)及びファン0により冷却され
ることになる。
ところで、レーザ発振を起こすのに最小限必要な電力、
即ち閾値入力電力Wo は、レーザ媒質ガスの温度T
によつ℃異なるものであり、第2図に示すように温1!
ijTが高くなるのに従って、大きくしなければならな
い。即ち、閾値入力電力Wo はレーザ媒質ガスの温度
Tの関数として表わすことができ、 Woocf (T )aaT+b
(1)となる。ただし、a及びbは定数とする。従って
、レーザ発振出力Wrは第5図に示すようにレーザ媒質
ガスの温度Tt−パラメータとする励起電力Wdの関数
として表わされることになり、 Wr = η(Wd −Wo )
(2)と彦る。ただし、lはレーザ発振微分効嘉とす
る。
即ち閾値入力電力Wo は、レーザ媒質ガスの温度T
によつ℃異なるものであり、第2図に示すように温1!
ijTが高くなるのに従って、大きくしなければならな
い。即ち、閾値入力電力Wo はレーザ媒質ガスの温度
Tの関数として表わすことができ、 Woocf (T )aaT+b
(1)となる。ただし、a及びbは定数とする。従って
、レーザ発振出力Wrは第5図に示すようにレーザ媒質
ガスの温度Tt−パラメータとする励起電力Wdの関数
として表わされることになり、 Wr = η(Wd −Wo )
(2)と彦る。ただし、lはレーザ発振微分効嘉とす
る。
第6図において、レーザ媒質ガスの温度TOは外気温度
が0℃のとき5℃となり、又温度TIは外気温度が40
℃のとき45℃となり、このときのレーザ発振微分動車
ηはレーザ媒質ガスの温1iTによって変化しない。比
例調整器■1は温度検出器(2)が検出するレーザ媒質
ガスのレーザ媒質ガス入口(12a)ICおける温度か
ら第1式の演算をして閾値入力電力WO1−算出し、さ
らに、第2式の演算をしてレーザ発振出力Wr f一
定に保つ励起電力Wd1に31L出し、放電電源(7)
の励起出力を調整するO このような励起出力の調整により、レーザ媒質ガスの温
度Tに対するレーザ発振出力の変化が非線型であっても
、比例調整器(至)を最適化し、レーザ発振出力を一定
に保つことができる。
が0℃のとき5℃となり、又温度TIは外気温度が40
℃のとき45℃となり、このときのレーザ発振微分動車
ηはレーザ媒質ガスの温1iTによって変化しない。比
例調整器■1は温度検出器(2)が検出するレーザ媒質
ガスのレーザ媒質ガス入口(12a)ICおける温度か
ら第1式の演算をして閾値入力電力WO1−算出し、さ
らに、第2式の演算をしてレーザ発振出力Wr f一
定に保つ励起電力Wd1に31L出し、放電電源(7)
の励起出力を調整するO このような励起出力の調整により、レーザ媒質ガスの温
度Tに対するレーザ発振出力の変化が非線型であっても
、比例調整器(至)を最適化し、レーザ発振出力を一定
に保つことができる。
なお、本実施例ではC03レーザの発振について説明し
たが、他のレーザ媒質ガスであっても良い。
たが、他のレーザ媒質ガスであっても良い。
また、レーザ媒質ガスの励起は本実施例のように放電に
よらず、電子ビームその他の方法を用いても良い。
よらず、電子ビームその他の方法を用いても良い。
また、レーザ媒質ガスのガス循環回路は閉ループを形成
しているが、他のガス循環方式を用いても良い。
しているが、他のガス循環方式を用いても良い。
さらに、ガス冷却装置−J)は従来の様に冷凍機のみを
用いた冷却回路でも良い。
用いた冷却回路でも良い。
以上説明したように本発明によれば、励起領域に導入さ
れ、励起手段によって励起されるレーザ媒質ガスの温[
1一温度検出器によつ曵検゛出し、出力制御手段が検出
したレーザ媒質ガスの温度に基づいて、励起手段の励起
出力を制御することによ −つて、レーザ媒質ガスの温
度及び励起出力に対応して変化するレーザ発振出力を一
定に保つことができる。
れ、励起手段によって励起されるレーザ媒質ガスの温[
1一温度検出器によつ曵検゛出し、出力制御手段が検出
したレーザ媒質ガスの温度に基づいて、励起手段の励起
出力を制御することによ −つて、レーザ媒質ガスの温
度及び励起出力に対応して変化するレーザ発振出力を一
定に保つことができる。
また、レーザ媒質ガスは常温冷却(設置環境外気による
冷却)をもされるので、省エネルギー及び装置の簡素化
など副次的効果が大きい。
冷却)をもされるので、省エネルギー及び装置の簡素化
など副次的効果が大きい。
第1図は本発明に係るガス流動形レーザ発振器の概略図
、!2図はレーザ媒質ガスの温度に対する閾値入力電力
の変化を示す説明図、第5図は励起電力に対するレーザ
発振出力の変化を示す説明釦、第4図は従来のガス流動
形レーザ発振器の概略図、第5図は従来のガス流動形レ
ーザ発振器における出力電力に対するレーザ発振出力の
変化を示す説明図である。 各図中、1は励起領域、2はガス循環ブロア、3.4は
ガス冷却器、5は陽極、6は陰極、7は放電電源、8は
全面反射鏡、9は部分反射鏡、10は冷媒循環ポンプ、
11は冷却装置、12aはレーザ媒質ガス入口、12b
はレーザ媒質ガス出口、13は放熱器、14はファン、
15.は温度検出器、16は比例調整計(出力制御手段
)、17はスイッチである。 なお各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第2図 第3図 W60 wdl ttJl”It力Wd第4図 第5図
、!2図はレーザ媒質ガスの温度に対する閾値入力電力
の変化を示す説明図、第5図は励起電力に対するレーザ
発振出力の変化を示す説明釦、第4図は従来のガス流動
形レーザ発振器の概略図、第5図は従来のガス流動形レ
ーザ発振器における出力電力に対するレーザ発振出力の
変化を示す説明図である。 各図中、1は励起領域、2はガス循環ブロア、3.4は
ガス冷却器、5は陽極、6は陰極、7は放電電源、8は
全面反射鏡、9は部分反射鏡、10は冷媒循環ポンプ、
11は冷却装置、12aはレーザ媒質ガス入口、12b
はレーザ媒質ガス出口、13は放熱器、14はファン、
15.は温度検出器、16は比例調整計(出力制御手段
)、17はスイッチである。 なお各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 木 村 三 朗 第2図 第3図 W60 wdl ttJl”It力Wd第4図 第5図
Claims (6)
- (1)レーザ媒質ガスを励起領域に導入し、該励起領域
に導入されたレーザ媒質ガスを励起手段によつて励起し
てレーザ発振させるガス流動形レーザ発振器において、
前記励起領域に導入されるレーザ媒質ガスの温度を検出
する温度検出器と、該検出したレーザ媒質ガスの温度に
基づいて、前記励起手段の励起出力を制御し、前記レー
ザ発振出力を一定に保つ出力制御手段とを備えたことを
特徴とするガス流動形レーザ発振器。 - (2)レーザ媒質ガスは、少なくともCO_2、N_2
及びHeを含む混合ガスである特許請求の範囲第1項記
載のガス流動形レーザ発振器。 - (3)励起領域に導入されるレーザ媒質ガスは、該励起
領域から排出され、ガス冷却器によつて冷却され、再び
前記励起領域に導入されるように、ガス循環ブロアによ
つて循環する特許請求の範囲第1項記載のガス流動形レ
ーザ発振器。 - (4)励起手段は、放電電源であり、励起領域は該放電
電源の放電電極に挾まれている特許請求の範囲第1項記
載のガス流動形レーザ発振器。 - (5)出力制御手段は、前記温度検出手段が検出する前
記励起領域に導入されるレーザ媒質ガスの温度に基づい
て、前記励起手段の励起出力の零点を補正する特許請求
の範囲1項記載のガス流動形レーザ発振器。 - (6)出力制御手段は、該出力制御手段の制御が前記励
起手段に及ばないようにするスイッチを有している特許
請求の範囲第1項記載のガス流動形レーザ発振器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6990285A JPS61229383A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ガス流動形レ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6990285A JPS61229383A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ガス流動形レ−ザ発振器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61229383A true JPS61229383A (ja) | 1986-10-13 |
Family
ID=13416090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6990285A Pending JPS61229383A (ja) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | ガス流動形レ−ザ発振器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61229383A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4856010A (en) * | 1988-07-18 | 1989-08-08 | Hughes Aircraft Company | Laser frequency control |
CN111326942A (zh) * | 2018-12-17 | 2020-06-23 | 住友重机械工业株式会社 | 气体激光装置及激光振荡方法 |
-
1985
- 1985-04-04 JP JP6990285A patent/JPS61229383A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4856010A (en) * | 1988-07-18 | 1989-08-08 | Hughes Aircraft Company | Laser frequency control |
CN111326942A (zh) * | 2018-12-17 | 2020-06-23 | 住友重机械工业株式会社 | 气体激光装置及激光振荡方法 |
JP2020098812A (ja) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 住友重機械工業株式会社 | ガスレーザ装置及びレーザ発振方法 |
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