JPS61281569A - 光共振器 - Google Patents

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］ −４＝ 本発明は光共振器およびレーザに関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 従来公知のレーザは３つの基本要素、すなわち光増幅を
行なう原子、イオンもしくは分子を供給するレーザ媒質
、該媒質を励起するエネルギ源、および増幅光をフィー
ドバックさせる光共振器からなっている。

現在レーザにおいて最も一般的に用いられているレーザ
媒質のひとつにガスがある。固体レーザもまたたくさん
の種類があり、工業上利用されている。他の多くの手段
も用いることができるが、レーザ媒質を励起する一般的
エネルギ源は放電である。

エム・ダブリュー・サスネット（Ｍ、Ｗ、５ａｓｎｅｔ
ｔ）の［コンベアリング　インダストリアル　ＣＯ２レ
ーザーズ（Ｃｏｍｐａｒｌｎｇ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
　Ｃ０２Ｌａｓｅｒｓ）　Ｊ　　（レーザーズ　アンド
　アプリケイションズｒＬａｓｅｒｓ　　＆　　Ａｐｐ
ｌｊｃａｔｉｏｎｓＪ　、１９８４年９月、８５〜９０
頁）やダブりニー中ジー・バーネル（Ｗ、Ｇ、Ｂｕｒｎ
ｅｌｌ）の［リビュー　オブ　ＣＷハイパワー　レーザ
　テクノロジー（Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆＣＷ　ｌｌｉｇｈ
−Ｐｏｗｅｒ　Ｌａ５ｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）　
Ｊ　　（ユナイテッド　エアークラフト　リサーチ　ラ
ボラトリーズｒｅｎｔｔｅｄ　Ａｌｒｃｒａｆ’ｔ　Ｒ
ｅ５ｅｒｃｈＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓＪ　、１９７３
年ｌＯ月、ＵＡＲ−Ｍ１８２、コネチカット州　東ハー
トフォード市）などの多くの刊行物に概略述べられてい
るように、光共振器には種々の形状および構造のものが
ある。光共振器は高エネルギレーザ光を発する体積（ｈ
ｉｇｈ　Ｉａｓｌｎｇ　ｖｏｌｕｍｅ）と質量（旧ｇｈ
　ｌａｓｊｌｌｇｍａｓｓ）となるように構成されてい
る。ガスレーザにおいて最も一般的な構造は同軸タイプ
のものであって、このものは両端に２枚の鏡を有するチ
ューブのような長くかつ細い形状であり、該鏡のあいだ
に２つの電極を有し、共振器でつくられるレーザビーム
の方向に流れるようにガスが前記チューブ内に導入され
る。

しかしながら、そのような構造は種々の欠点を有してい
る。鏡のあいだの長い距離は、該鏡どうしの正確な相対
的位置関係を永続して維持するのを困難にしているが、
この維持はレーザの正確な操作にとっては必要の要件な
のである。

電極間の距離が大きいことによりさらに不都合が生じる
。励起電圧（ｅｘｃｉｔａｔｌｏｎ　ｖｏｌｔａｇｅ）
は距離と圧力に比例するので、高いレーザ密度で作用す
るレーザは非常に高い励起電圧を用いなければならず、
その結果、多くの安全上および技術上の問題が発生する
。さらに、チューブの壁に沿って流れるガスの摩擦が大
きいため、ガスの温度が上昇するとともに、チューブ内
でのガスの滞在時間が増加し、その結果レーザ能力が減
少するとともに高出力のガスポンプが必要となる。

これらの問題を克服してより効率的なレーザを提供する
ために、他の構造のレーザが開発された。そのような構
造のひとつにいわゆるクロスフロー構造（ｃｒｏｓｓ　
ｆｌｏｗ　ｅｏｎｓｔｒｕｃｌｏｎ　）がある。このク
ロスフロー構造においては、共振器　　　。

は大きな表面積の２枚の鏡からなっており、電極は鏡と
同じ平面にあり、そしてガスはレーザビームの方向と垂
直に共振器内に流入する。そのような構造によれば共振
器内でのガスの滞在時間をかなり短縮をすることができ
る。しかしながら、ガスが共振器に沿って均質に加熱さ
れないため、放電は、電気抵抗がより小さくガス温度が
より高いゾーン、すなわちレーザが発生しにくいゾーン
（ｌｏｗｅｒ　ｌａｓｉｎｇ　ｚｏｎｅｓ）で多く起こ
る。

他の公知の構造としてクロスビームタイプ（ｃｒｏｓｓ
　ｂｅａｍ　ｔｙｐｅ）のものがある。この構造におい
ては、放電とガスの流れは同じ方向であり、鏡は該方向
に垂直に設けられている。そのような構造においては、
ガス温度の非均質性が放電の邪魔をするということはな
いが、ビームが非均質な温度ゾーンに沿って進行するた
め、レニザをうるという点からは最も効率の小さな高温
ゾーンにおいて励起が多く行なわれる。

クロスビーム構造とクロスフロー構造に共通の欠点は、
共振器内のガスの非常にわずかの部分しかビームの製造
に用いられないことである。

前述したごと〈従来公知のすべての構造では、レーザ媒
質の励起は対称でなく、それゆえ非対称のレーザビーム
がつくられる。さらに、共振器に沿う高温はビーム出力
を非均質にするので、ビームの断面およびモードの対称
性がそこなわれる。

光共振器に円錐状鏡を用いることは公知であり、たとえ
ば米国特許第４．１６４．８８６号明細書には１パワー
抽出キヤビテ（（ｐｏｗｅｒ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｃ
ａｖｉｔｙ）およびモード制御キャビティ（ｓｏｄθｃ
ｏｎ・ｔｒｏｌ　ｃａｖＨｙ）からなり光学的に接続さ
れたキャビティにより形成された共振器、前記２つのキ
ャビティを結合する手段、および円錐状の反射面が開示
されている。前記明細書に開示されている公知の共振器
は多くの要素からなる非対称な複合システムであり、そ
のため共振器の組立は複雑である。　　・ ヨーロッパ特許条約第ｏｔｏｏｏ・８９号明細書にはレ
ーザビーム放射用の実質的に円錐状の反射面からなる共
振器を有するレーザが開示されている。しかしながら、
この共振器は長くて非対称な構造であり多数の反射器を
有しているので、その組立と操作は複雑である。

米国特許第４，０２５，１７２号明細書には、軸方向に
配置せられた一対の回転対称（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌｌ
ｙｓｙｍｍｅｔｒｔｃ）な鏡と、中央に配置せられた円
錐状の光線を曲げる鏡（ｆｏｌｄｉｎｇ　ｍ１ｒｒｏｒ
ｓ）からなる複合の非安定共振器（ｕｎｓｔａｂｌｅ　
ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）が記載されている。パワー抽出キ
ャビティは一般に円筒状であり、一対の回転対称な鏡お
よび光線を曲げる鏡の中間に位置している。

西ドイツ第２，４４５，５９７号公開公報にも非安定共
振器が記載されている。該共振器においては、パワー抽
出キャビティは回転対称でない。同様に、米国特許第４
．Ｉ［ｉ４．３６６号明細書には回転対称な光線を曲げ
る鏡を有する共振器が示されており、該共振器において
、パワー抽出キャビティは回転対称ではない。

本発明の目的は、レーザ内に組み込まれたときに、対称
の出力および低次モードを有する回転対称のレーザビー
ムをつくることのできる回転対称の共振器を提出するこ
とである。

本発明の他の目的は、高エネルギレーザ光を発する体積
を有し、鏡と鏡のあいだの相対的な距離が比較的短く、
そのためレーザ媒質がガスであるばあいには、ガスの共
振器での滞在が非常に短く、ガスの流れが邪魔されるこ
とが非常に少ない共振器を提供することである。

本発明のさらなる目的は、比較的低電圧でレーザを発生
させるべく回転対称の電極を共振器内でお互いに近接し
て配置することを可能にすることである。

本発明のさらに他の目的は、共振器内でのガスの滞在時
間を大幅に短くすることにより、電極間にアークが発生
する傾向を低下させることである。

本発明の好ましい一実施例において光共振器は、中心軸
のまわりに配置されかつ該中心軸に面し、少なくともひ
とつの環状の反射面からなる実質的に環状の反射器と；
前記中心軸に沿って設けられ、少なくともひとつの中央
反射面からなる回転対称の中央反射器と；前記環状の反
射器と中央反射器のあいだに少なくともその一部が位置
する回転対称のパワー抽出キャビティとからなる。

また本発明の一実施例において、共振器は、環状の反射
面と回転対称の中央反射器のあいだ。

に光線を曲げる鏡を有さない。

さらに本発明の一実施例によれば、環状の反射器と中央
反射器のあいだであって一般的にパワー抽出キャビティ
の中央に伸びる光軸の軌跡（ａ　１ｏｃｕｓ　ｏｆ　ｏ
ｐｔｉｃａｌ　ａｘｅｓ）が形成される。今後は、便宜
上、この光軸の軌跡をオプティカルアクシス（ｏｐｔｉ
ｃａｌ　ａｘｉｓ）と呼ぶ。オプティカルアクシスは中
心軸に関して鋭角αを形成する。

光軸は半径方向成分と、正もしくは負の軸方向成分を有
するのが好ましい。

本発明の共振器は回転対称の構造であるので、オプティ
カルアクシスは環状の反射器と中央反射器のあいだに伸
びる無数の光軸からなり、角αが９０°に等しいときは
平坦なリング面を形成し、角αが９０°より小さいとき
は円錐台の曲面を形成することがわかる。このように本
明細書および特許請求の範囲で言及しているオプティカ
ルアクシスは現実には前記のごとき面である。

オプティカルアクシスは環状の反射器と中央反射器のあ
いだのビームの主な方向をあられしており、環状に反射
の端を結ぶ想像線の中心に対し垂直である。

さらに本発明の一実施例によれば、前記少なくともひと
つの中央反射面は円錐状の面からなっている。

さらに本発明の一実施例によれば、環状の反射器と中央
反射器のあいだを通る光ビームを邪魔することなく、該
環状の反射器を中央反射器に接続する装置が提供される
。

また本発明の一実施例によれば、中央反射器は頂点を有
する円錐体であってもよい。該頂点に光学的に面するよ
う反射器を設けてもよい。

該反射器は半透明の鏡であってもよく、また放射線の一
部を反射し残りを通過せしめる他の要素であってもよい
。そのような要素の実例として孔を有する金属鏡がある
。

［実施例］ 本発明の共振器は安定共振器（ｓｔａｂｌｅｒｅｓｏｎ
ａｔｏｒ）もしくは非安定共振器として機能しうる。共
振器が安定共振器として機能するばあい、共振器からレ
ーザビームを放射させるのに、および出力カプラーとし
て、反射器が必要である。共振器が非安定共振器として
機能するばあい、反射器は用いなくともよい。

本発明の主な特徴は、共振器からなる構成要素の回転対
称性である。回転対称の中央反射器は、主にガウス分布
をもち、高密度で直径の小さな回転対称のレーザビーム
の放射に寄与する共振器の構成要素のひとつである。

共振器からのレーザビームの放射のために円錐状反射器
を用いることは、円錐体全体の加熱をひき起こす放射光
線が部分的に前記円錐体に吸収されるので問題であるこ
とが知られている。

放射光線が反射面に対して小さな角度で該反射面にあた
るときは、光線の吸収は小さい。したがって、本発明に
おいては、中央反射器は尖った円錐形となるように、す
なわち光線の吸収を最少にし中央反射器の加熱を最少に
するためにベースの直径に対する高さの比が大きな円錐
形となるように形成されている。表面積の大きな尖った
円錐はまた、表面積の小さな広がった背の低い円錐より
も効率よく冷却することが可能である。

本出願人は、尖った円錐を該円錐よりもずっと広がった
円錐台の上面に設けたばあいに、軸方向に対称な中央反
射器の反射面を増加させうることを見出した。共振器が
安定共振器として機能するばあい、中央反射器は２つの
円錐台上に配置せられた円錐からなるのが好ましい。一
方、共振器が安定共振器として機能するばあいは、中央
反射器の少なくとも一部分が曲面を有するのが好ましい
。。

角α、すなわちオプティカルアクシスと共振器の中央回
転軸の角度は、１０〜９０″の範囲内にある。角αが９
０°に等しいとき、実質的に環状の反射器は正確なリン
グ構造である。中央反射器にあたることなく環状の反射
器の反射面のあいだを移動する光線の増幅を防ぐために
、角αが９０°と異なるように環状の反射面を傾けるの
が好ましい。もしもそのような増幅光線が形成されたな
らば、共振器から放射されるレーザービームの強度が弱
められる。かくして、実質的に環状の反射器が傾けられ
ると、共振器のオプティカルアクシスの方向に移動する
光線のみが増幅される。角αは８５〜６０°の範囲内に
あるのが好ましい。

実質的に環状の反射器に対する中央反射器の位置は、オ
プティカルアクシスが環状の反射器の中心と中央反射器
のあいだに位置するように選択される。

本発明の一実施例において、さらに、本発明の共振器を
用いたレーザ装置が提供されている。

レーザ装置はレーザもしくはレーザ増幅器からなる。

本発明のレーザ装置は、炭酸ガスレ、−ザ、のようなガ
スレーザであるのが好ましく、レーザ課電は男酸ガス、
チッ素およびヘリウムの混合ガスからケるのが好ましい
。しかしながら、レーザは、ヘリウム午ネオン、アルゴ
ンもしくは他のガスとの混合ガスのようなガ、スや、い
わゆるケミカルレーザ（ｃｈ、ｅｍｉｃａｌ　１ａｓｅ
ｔ）における化学反応によりつぴら、れ、々媒質や、Ｎ
ｄ−ＹＡＧ、ルビー、ガラスなどの固体媒質や、液体媒
質にも適用されうる。

レーザー媒質の励起は、放電（ＡＣ放電、ＤＣＣ放電Ｒ
Ｐ放電）、光学的ボンピング（ｏｐｔｌｅａｌｐｕＩｌ
ｐＩｎｇ）、化学反応およびこれらの技術の組み合せな
どいずれの公知方法によっても行なうことが可能である
。

し７ザ媒質が固体物質であるばあい、励起はフラッシュ
ランプなどの光学的ポンピングにより行なうのが好まし
い。レーザ媒質がガスであるばあい、励起は放電により
行なうのが好ましい。

共振器とともに用いられる電極は金属製であって、電極
を通過するガスの流れを妨げることなく可能な限りの最
も速い励起速度をうるために、密なネット、孔のあいた
メタルシートもしくはハニカムのようなコンパクトな形
態であるのが好ましい。電極はブラシ状の炭素繊維でつ
くることも可能であり、このばあいは、繊維の厚さが非
常に小さいので単位面積あたり、高い放電密度（ｅｌｅ
ｃｔｒｌｃａｌ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）をうる
こができる。電極は、該電極が光線の通路の邪魔をしな
いように、そのアクチブな面がビームの両端のオプティ
カルアクシスに平行となるようにレーザ内に配置される
。両電極をビームの同じ側に、すなわちガスの流れの上
流側に配置することもできる。さらに他の方法として、
３つ以−１−の電極を２つもしくは３つ以上の電極もビ
ームの一方の側に配置し、１つも＜シ＜は２つ以−りの
電極をビームの他方の側に配置するという具合に用いて
もよい。

本発明の光共振器は、添付図面を参照した以下の詳細な
説明によって、より充分に理解されるであろう。

第１図は本発明の共振器の好ましい一実施例の概略断面
図、第２図は本発明の共振器の好ましい一実施例の断面
図、第３図は本発明の共振器の好ましい他の実施例の断
面図、第４図は本発明の共振器の好ましいさらに他の実
施例の断面図、第５図は第４図の共振器の平面図、第６
図は本発明のガスレーザの好ましい一実施例の概略断面
図、第７図は本発明の好ましい一実施例にかかる電極の
断面図および該電極の第４図の共振器内での相対的位置
を示す断面図、第８図は共振器内の電極の平面図、第９
図は固体レーザ共振器の概略断面図である。

第１図は本発明の共振器の基本的な構造関係を示す図で
あって、該共振器内に形成されうる最も外側の光線（ｅ
ｘｔｒｅｍｅ　ｒａｙ）四およびＱＱにより限定される
レーザビームを備えた、回転対称の安定した光共振器（
２Ｄを示す。

共振器は、手用なもしくは曲りだ反射面（２２’）を有
する環状の反射器（至）、手用なもしくは曲がった反射
面（２３°）を有する円錐構造の中央反射器（至）、お
よび出力カプラーとして働く手用なもしくは曲がった半
透明の反射器Ｑ４からなっている。反射器（２４１は他
の適宜のタイプの反射器であってもよい。中央反射器（
至）が共振器の中心軸口に沿って位置し、かつ半透明の
反射器（至）および環状の反射器のが中心軸０７）に対
し同心となるように反射器の相対的な位置が決められて
いる。半透明の反射器Ｑ４は反射器＠の円錐部の頂点に
面している。オプティカルアクシスＯａは反射面（２２
°）に垂直であり、中心軸０力とαの角度を形成してい
る。

反射器のおよびののあいだで反射せられるビームは円形
の断面を有しており、該ビームは半透明の反射器（２４
を通してシステムから部分的に放射される。パワー抽出
キャビティは第１図および他のすべての図において破線
で示されておリ、また参照番号（５５）であられされて
いる。パワー抽出キャビティは中心軸０′７）に関して
回転対称の外形を有していることがわかる。

第２図は、本発明の安定した共振器（２〕の好ましい実
施例を示す。図において環状の反射器いはふたつの反射
面旧およびＯｅを有している。中央反射器力は、円錐台
（至）の上部に設けられた尖った円錐体（至）および該
円錐合いの底部に取り付けられた他の円錐台（′！Ａか
らなっている。円錐台（至）の底部の直径と円錐台（？
Ａの上部の直径は同一であり、また円錐体（支）の底部
の直径と円錐台（２）の上部の直径も同一である。中央
反射器■の反斜面は（２８°）　、（２９’）および（
３０°）で構成されている。

中央反射器（至）は円筒状構造体（３１）に取り付けら
れており、また環状反射器いは共振器の外側本体を形成
する中空シリンダ（３２）および（３５）に取り付けら
れている。リブ（３３）により円筒状構造体（３１）と
シリンダ（３２）が接続されている。またリブ（３４）
により半透明の反射器Ｑ４とシリンダ（３５）が接続さ
れている。

中央反射器（社）の反射面（３０°）および環状反射器
ｎの反射面０■のあいだで反射せられた最も外側の光線
（ハ）および（５）により限定される平行ビームは、反
射面旧に移動する。放射はさらに反射面（２９°）へ進
み、反射面（２８°）に反射され、その後半透明の反射
器（至）へ反射される。放射の一部分は共振器から放出
せられ、残りの部分は後方へ反射せられて、前述した反
射面のあいだを再び進行する。円錐体（至）の反射面か
ら放出せられるビームは、円錐体（支）の頂角が小さい
ので径の小さい円形断面を有しており、その結果共振器
（２ηによって高密度のレーザビームがつくられる。ま
た第２図には、中心軸０７）、オプティカルアクシスＯ
ａおよび角度αが示されている。

第３図は、第２図に示される実施例として類似の安定し
た共振器の他の実施例を示し、第３図において環状反射
器ｎ１中央反射器のおよび半透明の反射器Ｑ４の相対的
位置関係は、第２図に示されるものとは異なっている。

第３図に示される共振器は、共振器のサイズを小さくす
ることが重要であるばあいに用いることができる。

第４図には、反射面（９°）を有する実質的に環状の曲
面鏡（９）および中心軸０７）に沿って設けられた中央
鏡旧）からなる共振器（１）が示されている。

中空シリンダ（３２）は鏡（９）のベースとして機能し
、数個のリブ（３３）により円筒状構造体（３１）に取
り付けられている。前記円筒状構造体（２１）は鏡０１
）のホルダーとして機能し、リブ（３３）とともに鏡（
９）と旧）に同心構状物を形成せしめている。

オプティカルアクシスＯａは環状鏡（９）に垂直であり
、中心軸０７）と鋭角αをなしている。鏡（９）に対向
して、鏡（＋１）の第１の部分０３１が位置せられてい
る。第１の部分０′３の反射面（ｔａｏ）は前記したも
のと同一のオプティカルアクシスＯａ有し、環状の凸面
形状である。第１の部分（１３１は中央鏡ＯＤの第２の
部分０２）上に位置している。第２の部分０２）の反射
面（１２°）はオプティカルアクシス（Ｂに垂直な、円
錐台の曲面からなっている。第１の部分（１３の上部に
は、円錐体囚および（至）が設けられている。円錐体（
至）は円錐台状であって反射面（２９°）を有しており
、一方円錐体（至）は尖った円錐形状であって反射面（
２８°）を有している。

第４図には共振器（１）とともに作用するレーザ装置に
使用される電極（２）および（２°）が示されている。

図をわかりやすくするために、電極のすべての断面は図
示しておらず、概略の断面位置のみが示されている。

鏡（９）および（１３１は同一の焦点を有しており、し
たがって共振器（１）は同焦点の不安定な共振器である
。共振器は高次の半径方向および方位角モードに対して
モード分解能（ｓｏｄθ ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｌｏｎ）を与えるべく大きな倍
率を有しており、その結果最も低ロスの、典型的には最
も低次の基本モードが強力に与えられる。共振器は、鏡
（９）およびＯａのあいだでくり返される反射によって
該共振器内を循環する電磁放射線を拡げたり圧縮したり
することのできる収束−発散光システム（ｃｏｎｖｅｒ
ｇｉｎｇ−ｄｌｖｅｒｇｉｎｇｏｐｔｉｃａｌ　５ｙｓ
ｔｅａｌ）である。操作において、共振器内の放射線は
、鏡の凹面および凸面のあいだの多数の反射によってオ
プティカルアクシスＯＦ３に向って圧縮されて、共振器
のオプティカルアクシスのまわりに集中せられた回折優
位な部分（ｄｉｆｆｒａｅｔ、ｉｏｎ　ｄｏｍｌｎａｔ
ｅｄ　ｐｏｒｔｉｏｎ）となる０そして、回折の拡がり
（ｄｉｆ’ｆｒａｃｔｌｖｅ　ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）は
圧縮せられて内側に伝播する（ｐｒｏｐａｇａｔｌｎｇ
）放射線を膨張せしめ、前記圧縮せられた放射線を外側
に伝播する放射線に変化せしめる。この外側に伝播する
放射線は最も低ロスのモードを有しており、鏡０３）の
全表面を満たす。放射線はさらに鏡（９）に拡がり、鏡
四に反射され、その後鏡（至）に反射される。そして小
さな円形断面を有する放射線の平行ビームとして鏡（至
）を離れる。

ビームの一部分は鏡（９）から鏡０２）へと反射され、
それが鏡■から、すなわち共振器から放出されるまで前
記と同じ過程をくり返す。

電極（２）および（２°）は鏡と該電極あいだのレーザ
媒質を励起するエネルギを供給するので、増幅は鏡（９
）と０１）のあいだでも起こる。パワー抽出キャビティ
は参照符号（５５）で示される部分に位置している。

第５図は第４図に示される共振器（１）の平面図を示し
ている。リブ（３３）により中央鏡−）はシリンダ（３
２）に取り付けられている。該シリンダ（３２）Ｊ＝に
は反射面（９゛）を有する曲面鏡（９）が設けられてい
る。

第６図は本発明のガスレーザの概略断面を示している。

前記ガスレーザは共振器（１）と、オプティカルアクシ
スＯａに平行な２つの同心の電極（２）および（２°）
とからなっており、共振器（１）および電極（２）、（
２°）はすべて密閉装置（３）内に配置されている。密
閉装置（３）は実質的に円筒形状であり、その中心軸は
共振器の中心軸０ハと共通である。

密閉装置（３）の一方の端部には、レーザビームを鏡０
１）の上部部分から放出せしめるために窓（６）が設け
られている。また密閉袋ｗ（３）内には、レーザガスを
共振器内を通して循環させるためにはブロワ（４）が設
置されている。ブロワ（４）は中心軸０力に沿って設置
されている。密閉装置（３）の残りの部分は数個の熱交
換ユニットによって占められている。第６図においては
、ただ１つの環状の熱交換ユニットたけが示されている
。熱交換ユニットを正確に配置することは本発明におい
ては重要ではない。熱交換ユニットは、高熱伝導率を有
する薄い金属チューブ（図示されていない）からなり、
レーザガスを冷却するために前記金属チューブ内に冷却
液を循環せしめるのが好ましい。第６図において、レー
ザガスはブロワ（４）により循環せられる。すなわちレ
ーザガスは電極（２“）、共振器（１）、電極（２）、
熱交換ユニット（５）を通ってブロワ（４）に戻る。ガ
スの流れは矢印（１００）で示されている。

第７図は共振器（１）内に配置せられた電極（２）、お
よび（２°）の断面をあられしている。電極（２）およ
び（２゛）はそれぞれ円錐台の曲面の形状をしており、
中心軸ａ力に関して互いに間隔をおいて同心円状に配置
せられている。電極（２）は曲面鏡（９）と中央鏡−）
のあいだで反射される光線の光路の＝　　２７　− 」１方に位置し、一方、電極（２°）は前記光路の下方
に位置している。電極（２）および（２°）はビームの
光路に平行である。

第８図は第７図の平面図であって、わかりやすくするた
めに、放射状のメタルワイヤと同心円」二のメタルワイ
ヤとからなるネット構造を有する」１方の電極（２）の
みが示されている。電極の下端（４０）と鏡（９）のあ
いだにはスペース（３８）が、また電極の内側上端（４
１）と鏡０１）のあいだにはスペース（３９）がある。

これらのスペースは、電極と鏡のメタル面のあいだにア
ークが発生するのを防ぐために必要である。

第９図は本発明の固体レーザの概略断面図である。前記
固体レーザは共振器０［１からなっており、該共振器Ｏ
ａ内にはオプティカルアクシス（＋８１が中心軸ａ力と
角αをなすように、反射面（２０°）を有する環状の鏡
のと中央鏡Ｏｆ）が設置されている。中央鏡０１）は第
４図に示されている鏡０１）と同一の形状である。レー
ザ媒質００）は、’Ｎｄ−Ｙａｇのような固体材質であ
り、鏡いと鏡０１）のあいだに満たされている。共振器
内の光線の光路は第４図に示される光線の光路と同一で
あり、共振器から放出された最も外側の光線０４）およ
び−により限定されるビームは円形断面を有している。

第９図には、また、レーザ媒質００）の光学的ポンピン
グに使用される２つの環状のフラッシュランプ（力およ
び（８）が概略示されている。フラッシュランプはビー
ムの光路のそとに位置している。

固体レーザには第１〜３図に示す安定した共振器を用い
てもよいし、第４図および第９図に示す不安定な共振器
を用いてもよい。

当業者には明らかなように、本発明は、以」―述べてき
たものに限定されるものではなく、むしろ特許請求の範
囲によってのみ限定されるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の共振器の好ましい一実施例の概略断面
図、第２図は本発明の共振器の好ましい一実施例の断面
図、第３図は本発明の共振器の好ましい他の実施例の断
面図、第４図は本発明の共振器の好ましいさらに他の実
施例の断面図、第５図は第４図の共振器の平面図、第６
図は本発明のガスレーザの好ましい一実施例の概略断面
図、第７図は本発明の好ましい一実施例にかかる電極の
断面図および該電極の第４図の共振器内での相対的位置
を示す断面図、第８図は共振器内の電極の平面図、第９
図は固体レーザ共振器の概略断面図である。 （図面の主要符号） ０ハ：中心軸 Ｏａニオブティカルアクシス （２ｐ：共振器 ［２２１，環状の反射器 （至）：中央反射器 ［２４１’、半透明の反射器 特許出願人　　チクニール・レーザー・ＩＧ−３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　中心軸のまわりに配置されかつ該中心軸に面し、少
   なくともひとつの環状の反射面からなる実質的に環状の
   反射器と、 前記中心軸に沿って設けられ、少なくともひとつの中央
   反射面からなる回転対称の中央反射器と、 前記環状の反射器と中央反射器のあいだに少なくともそ
   の一部が位置する回転対称のパワー抽出キャビティ とからなる光共振器。 ２　光共振器が、環状の反射面と回転対称の中央反射器
   のあいだに光線を曲げる鏡を有さない特許請求の範囲第
   １項記載の光共振器。 ３　半径方向の成分を有し、環状の反射器と中央反射器
   のあいだであってパワー抽出部の中央に伸びる光軸の軌
   跡が形成されてなる特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の光共振器。 ４　前記光軸の軌跡が平坦なリング面である特許請求の
   範囲第３項記載の光共振器。 ５　前記光軸の軌跡が円錐台の曲面である特許請求の範
   囲第３項記載の光共振器。 ６　前記少なくともひとつの中央反射面が円錐状の面か
   らなる特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載
   の光共振器。 ７　環状の反射器と中央反射器のあいだを通る光ビーム
   を邪魔することなく、該環状の反射器を中央反射器に接
   続する装置からなる特許請求の範囲第１項、第２項また
   は第３項記載の光共振器。 ８　前記中央反射器が頂点を有する円錐面を形成する特
   許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項
   、第６項または第７項記載の光共振器。 ９　前記中央反射器と光学的に面し前記円錐の頂点と光
   学的に向かい合う反射器からなる特許請求の範囲第８項
   記載の光共振器。 １０　前記実質的に環状の反射器が少なくとも２つの反
   射面からなり、前記中央反射器が２つの円錐台上に位置
   する円錐からなり、さらに該円錐の頂点と光学的に向か
   い合う反射器からなる特許請求の範囲第１項記載の光共
   振器。 １１　実質的に環状の反射器が曲面を有し、中央反射器
   の少なくとも一部が曲面を有してなる特許請求の範囲第
   １項記載の光共振器。 １２　中心軸と光軸の軌跡との角度が９０〜１０°の範
   囲にある特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
   項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０
   項または第１１項記載の光共振器。 １３　特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
   、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項
   、第１１項または第１２項記載の光共振器と、 前記中央反射器の円錐の頂点と光学的に向かい合う窓を
   有する密閉装置と、 前記密閉装置内のガスを冷却する手段と、 共振器の中心軸と同心であり、中央反射器と環状の反射
   器のあいだであってビーム経路の外側に光軸の軌跡に平
   行に配置せられた平行な電極とからなるレーザ装置。 １４　前記電極が孔のあいたメタルシート製であって、
   ネットもしくはハニカム構造であり、共振器内に流入し
   該共振器から流出するガスが前記電極を通過する特許請
   求の範囲第１３項記載のレーザ装置。 １５　前記電極が炭素繊維製である特許請求の範囲第１
   ３項記載のレーザ装置。 １６　ＤＣ放電、ＡＣ放電、ＲＦ放電、化学反応、光学
   的ポンビングもしくはそれらの組み合わせからなる励起
   手段を含む特許請求の範囲第１３項記載のレーザ装置。 １７　前記ガスレーザを冷却する手段が、レーザの密閉
   装置内に設けられた熱交換ユニットからなる特許請求の
   範囲第１３項記載のレーザ装置。 １８　光共振器の中心軸に実質的に沿って前記密閉装置
   内に設置され、レーザガスを光共振器の中心軸に平行に
   該光共振器内に流入、流出せしめるガスブロワをさらに
   含む特許請求の範囲第１３項記載のレーザ装置。 １９　特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
   、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項
   、第１１項または第１２項記載の光共振器からなり、レ
   ーザ媒質が固体物質である固体レーザ装置。 ２０　特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
   、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項
   、第１１項または第１２項記載の光共振器からなり、レ
   ーザ媒質が液体物質である色素レーザ装置。