JPS6140158B2 - - Google Patents
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- JPS6140158B2 JPS6140158B2 JP2865679A JP2865679A JPS6140158B2 JP S6140158 B2 JPS6140158 B2 JP S6140158B2 JP 2865679 A JP2865679 A JP 2865679A JP 2865679 A JP2865679 A JP 2865679A JP S6140158 B2 JPS6140158 B2 JP S6140158B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は放電管内のガス媒体の流れを改良した
ガスレーザ装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gas laser device with improved flow of a gas medium within a discharge tube.
一般にガスレーザ装置は、N2、CO2、He等の
ガス媒体を満たした放電管内に陽極と陰極とから
成る放電部を配設し、放電部でグロー放電をする
と、ガス媒体が反転分布状態となり、レーザを発
生する。レーザ光（以下、レーザと称する）は放
電管に設けた鏡間で共振させて、一方の鏡を透過
させ外部に取り出し、たとえば物品に孔を穿設す
る。放電管内はグロー放電により温度上昇をする
ので、それに応じてガス媒体も温度上昇する。こ
の結果、レーザ発振に欠かせない反転分布状態が
できなくなり、レーザを発生させることができな
くなる。 In general, a gas laser device has a discharge section consisting of an anode and a cathode disposed in a discharge tube filled with a gas medium such as N 2 , CO 2 , He, etc. When glow discharge occurs in the discharge section, the gas medium enters a population inversion state. , generates a laser. A laser beam (hereinafter referred to as a laser) is caused to resonate between mirrors provided in a discharge tube, and is transmitted through one of the mirrors and taken out to the outside to punch a hole in, for example, an article. Since the temperature inside the discharge tube increases due to glow discharge, the temperature of the gas medium also increases accordingly. As a result, a population inversion state, which is essential for laser oscillation, is no longer formed, making it impossible to generate a laser.
そこで、これを改善するために放電管の一端か
ら他端に向つてガス媒体を循環する冷却路を設
け、ブロアでガス媒体を循環させ、放電部で温度
上昇したガス媒体を熱交換器で冷却して、常に冷
却されたガス媒体を放電管内に供給している。放
電部軸とレーザ光軸がほぼ一致したガスレーザ装
置では、ガス媒体の流れ（つまり、ガス流速）は
放電管軸と異なつた方向から放電管に流入、流出
するために、冷却路に曲り部ができる。曲り部の
前後ではガス流速の流れが乱れたり、片寄つて流
れたり、旋回流となつたり、する。特に、冷却路
が放電管と連通する流入口から放電管内に流入す
るガス媒体は、流入口と対応する放電管内壁面に
衝突しながら流入する。このため、放電管内のガ
ス流速は、流入口側で遅く、流入口と対応する側
に行くにしたがい速くなる。したがつて、放電管
内のガス流速分布は、第３図に示す特性Ｙのよう
に不均一となる。ガス流速の遅い側の放電部で
は、冷却が悪くなり、グロー放電が集中し、局部
過熱を生じ、小さな放電入力でアーク放電に移行
するので、レーザ出力を向上することが出来なか
つた。 Therefore, in order to improve this problem, we installed a cooling path that circulates the gas medium from one end of the discharge tube to the other end, circulates the gas medium with a blower, and cools the gas medium whose temperature has risen in the discharge section with a heat exchanger. In this way, a constantly cooled gas medium is supplied into the discharge tube. In a gas laser device in which the axis of the discharge section and the laser optical axis almost coincide, the flow of the gas medium (that is, the gas flow velocity) flows into and out of the discharge tube from a direction different from the axis of the discharge tube, so there are bends in the cooling path. can. Before and after the bend, the gas flow becomes turbulent, skewed toward one side, or turns into a swirling flow. In particular, the gas medium flowing into the discharge tube from the inlet where the cooling path communicates with the discharge tube collides with the inner wall surface of the discharge tube corresponding to the inlet. Therefore, the gas flow velocity within the discharge tube is slow on the inlet side and becomes faster as it goes to the side corresponding to the inlet. Therefore, the gas flow velocity distribution within the discharge tube becomes non-uniform as shown by characteristic Y shown in FIG. In the discharge section where the gas flow rate is low, cooling becomes poor, glow discharge concentrates, local overheating occurs, and a small discharge input causes a transition to arc discharge, making it impossible to improve the laser output.
本発明の目的は、放電管内のガス流速分布を均
一にしたガスレーザ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gas laser device in which the gas flow velocity distribution within the discharge tube is made uniform.
本発明のガスレーザ装置は、流入口と対応する
放電管内壁附近に整流装置を設ければ、流入口と
対応する側のガス流速は、整流装置により流れを
妨げられるので、放電管内のガス流速を均一にす
ることができる。従つて、放電部の冷却が均一に
なり、レーザ出力を増すことができる。 In the gas laser device of the present invention, if a rectifier is provided near the inner wall of the discharge tube corresponding to the inlet, the gas flow rate on the side corresponding to the inlet is obstructed by the rectifier, so the gas flow rate in the discharge tube can be reduced. It can be made uniform. Therefore, the discharge section can be uniformly cooled and the laser output can be increased.
以下、本発明の実施例を第１図に示すガスレー
ザ装置１により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below using a gas laser device 1 shown in FIG.
放電管２は、両端に全反射鏡３Ａと出力鏡３Ｂ
とを有し、これらの鏡間に放電部である陽極４お
よび陰極５を設けると共に、N2、CO2、He等の
ガス媒体６を充填している。陽極４と陰極５との
間に接続された直流電源７を印加すると、両電極
間でグロー放電が生じ、ガス媒体６が反転分布状
態になり、レーザ８を発生する。レーザ８は鏡間
で共振して、一方の出力鏡３Ｂを透過して、外部
に取り出す。グロー放電により温度上昇をした放
電部は、放電管軸と異なる直角方向に冷却路９を
設けて、冷却している。冷却路９の流入口１０お
よび流出口１１は、放電管１の内部と連通してい
る。流入口および流出口は冷却路により連絡され
ていると共に、冷却路には図示していないがブロ
アーおよび熱交換器が配設されている。従つて、
ガス媒体はブロアーにより冷却路および放電管内
を矢印方向に循環する。 The discharge tube 2 has a total reflection mirror 3A and an output mirror 3B at both ends.
An anode 4 and a cathode 5, which are discharge parts, are provided between these mirrors, and a gas medium 6 such as N 2 , CO 2 , He, or the like is filled. When a DC power source 7 connected between the anode 4 and the cathode 5 is applied, a glow discharge occurs between the two electrodes, the gas medium 6 enters a population inversion state, and a laser 8 is generated. The laser 8 resonates between the mirrors, passes through one output mirror 3B, and is extracted to the outside. The discharge section whose temperature has increased due to glow discharge is cooled by providing a cooling path 9 in a direction perpendicular to the axis of the discharge tube. An inlet 10 and an outlet 11 of the cooling path 9 communicate with the inside of the discharge tube 1 . The inlet and the outlet are connected by a cooling path, and the cooling path is provided with a blower and a heat exchanger (not shown). Therefore,
The gas medium is circulated in the direction of the arrow in the cooling path and the discharge tube by a blower.
流入口１０および流出口１１と陰極５および陽
極４との間の放電管内に配設されている整流装置
１２は、第２Ａおよび２Ｂ図により詳細に説明す
るが、第２図は流入口側に整流装置を配設した場
合である。すなわち、整流装置には中心にレーザ
８を案内するパイプより成る案内部１３Ａと、案
内部１３Ａと放電管内壁との間に複数個のパイプ
状の導入孔１５を形成した整流部１４とから構成
し、案内部１３Ａは整流部１４より流入口側に突
起部１３を突出している。 The rectifying device 12 disposed in the discharge tube between the inlet 10 and outlet 11 and the cathode 5 and anode 4 will be explained in detail in FIGS. 2A and 2B. This is the case when a rectifier is installed. That is, the rectifier includes a guide part 13A made of a pipe that guides the laser 8 at the center, and a rectifier part 14 in which a plurality of pipe-shaped introduction holes 15 are formed between the guide part 13A and the inner wall of the discharge tube. However, the guide portion 13A has a protrusion 13 projecting from the rectifying portion 14 toward the inlet.
次に、整流装置１２の作用について説明する。 Next, the operation of the rectifier 12 will be explained.
冷却路９内のガス媒体６は、流入口１０から放
電管２内に流入すると、流入口１０と対応する放
電管内壁面の上側１Ａと下側１Ｂとに分流する。
上側１Ａに流入するガス媒体６は、突起部１３で
流入を絞られて、整流部１４に流入しにくくなつ
ているので、ガス流速Ｖが遅くなる。これに対し
て、下側１Ｂに流入するガス媒体６は、突起部１
３に衝突すると共に、突起部１３に案内されて、
整流部１２を通過するので、ガス流速Ｖは速くな
る。このため第３図に示すように、レーザ軸０を
介して上側１Ａと下側１Ｂとにほぼ対称なガス流
速分布特性Ｘとなる。この特性は、従来の整流装
置を使用していない特性Ｙより、明らかに均一化
されている。この結果、陰極５附近でのガス流速
Ｖはほぼ均一になり、陰極５は均一に冷却される
ので、グロー放電は陰極全面で一様に拡がり、第
４図に示すようにアークに移行することなく、放
電入力が著しく増加すると共に、放電が一様であ
るため、放電効率を良くできる。このため、従来
の出力特性Y′に比べて、本発明の出力特性X′で
は数倍にすることができる。また、ガス流速が放
電部で均一になると云うことは、ガス媒体が放電
部でよく撹拌されることになり、放電効率がよく
なり、レーザ出力を向上させることができる。更
に、流入口１０からガス媒体６はすぐに整流装置
にはいり、ガス流速が均一になるので、従来のよ
うに流入口から陰極までの寸法を長大形化して、
ガス流速を均一にする必要がなくなつたので、ガ
スレーザ装置を小形化できる。また、上記実施例
で設けた突起部１３の長さ寸法を調整することに
より、突起部端部とこれに対応する上側の内壁面
との間に形成される絞り口２０の大きさを調整で
きるので、ガス流速を調整できる。 When the gas medium 6 in the cooling path 9 flows into the discharge tube 2 from the inlet 10, it branches into an upper side 1A and a lower side 1B of the inner wall surface of the discharge tube corresponding to the inlet 10.
The gas medium 6 flowing into the upper side 1A is restricted by the projections 13, making it difficult to flow into the rectifying section 14, so that the gas flow velocity V becomes slow. On the other hand, the gas medium 6 flowing into the lower side 1B is
3 and is guided by the protrusion 13,
Since the gas passes through the rectifier 12, the gas flow velocity V becomes faster. Therefore, as shown in FIG. 3, the gas flow velocity distribution characteristic X becomes almost symmetrical between the upper side 1A and the lower side 1B with respect to the laser axis 0. This characteristic is clearly more uniform than characteristic Y, which does not use a conventional rectifier. As a result, the gas flow velocity V near the cathode 5 becomes almost uniform, and the cathode 5 is cooled uniformly, so that the glow discharge spreads uniformly over the entire surface of the cathode and transitions to an arc as shown in Figure 4. However, since the discharge input is significantly increased and the discharge is uniform, the discharge efficiency can be improved. Therefore, compared to the conventional output characteristic Y', the output characteristic X' of the present invention can be increased several times. Furthermore, the fact that the gas flow rate becomes uniform in the discharge section means that the gas medium is well stirred in the discharge section, which improves the discharge efficiency and improves the laser output. Furthermore, since the gas medium 6 immediately enters the rectifier from the inlet 10 and the gas flow rate becomes uniform, the dimension from the inlet to the cathode can be increased as in the conventional method.
Since it is no longer necessary to make the gas flow velocity uniform, the gas laser device can be made smaller. Furthermore, by adjusting the length of the protrusion 13 provided in the above embodiment, the size of the aperture 20 formed between the end of the protrusion and the corresponding upper inner wall surface can be adjusted. Therefore, the gas flow rate can be adjusted.
前述は流入口側の放電管内に整流装置を設ける
場合につき説明したが、陽極４と流出口１１との
間に設けても、放電部を流れるガス流速を均一に
する働きをする。すなわち、整流部１４の上側か
ら放出されるガス媒体６は、流出口１１側に流れ
る時に、突出部１３より、流れを妨げられるの
で、ガス流速が遅くなり、放電部内のガス流速を
より一層均一にする。 Although the case where the rectifier is provided in the discharge tube on the inlet side has been described above, even if it is provided between the anode 4 and the outlet 11, it serves to equalize the gas flow rate flowing through the discharge portion. That is, when the gas medium 6 discharged from the upper side of the rectifying section 14 flows toward the outlet 11, the flow is blocked by the protruding section 13, so that the gas flow velocity becomes slow and the gas flow velocity within the discharge section is made more uniform. Make it.
整流装置の他の実施例としては、流入口と陰極
との間で、かつ放電管内部の上側つまり流入口と
対応する側に、ガス媒体の流れを妨げる板、のれ
ん等を配設したり、或いは上側で孔径寸法小で、
下側で上側の孔径寸法より大きい孔径を形成した
整流板を配設してもよい。また陰極および陽極に
前述の整流板に設けた孔と同様の孔を設けてもよ
い。 Other embodiments of the rectifier include disposing a plate, curtain, etc. that blocks the flow of the gas medium between the inlet and the cathode and on the upper side of the inside of the discharge tube, that is, on the side corresponding to the inlet. Or the hole diameter is small on the upper side,
A rectifying plate may be provided on the lower side with a hole diameter larger than that on the upper side. Further, holes similar to the holes provided in the above-mentioned current plate may be provided in the cathode and the anode.
第５図は互いに対応する２個の放電管１００
Ａ，１００Ｂに、一体の冷却路１１１からガス媒
体６を流入する場合に、突起部１３０Ａ，１３０
Ｂが所定間隔で対応するよう整流装置１２０Ａ，
１２０Ｂを放電管に配設する。また第６図は、突
起部１３０を一体に連絡して配設した場合であ
る。 FIG. 5 shows two discharge tubes 100 that correspond to each other.
When the gas medium 6 flows into A, 100B from the integral cooling path 111, the protrusions 130A, 130
The rectifying device 120A,
120B is installed in the discharge tube. Further, FIG. 6 shows a case where the protrusions 130 are integrally connected and disposed.
以上のように本発明によれば、放電管内のガス
流速を均一にできるので、高出力のレーザ装置を
得ることができる。 As described above, according to the present invention, the gas flow velocity within the discharge tube can be made uniform, so that a high-output laser device can be obtained.
第１図は本発明の実施例として示したガスレー
ザ装置の概略断面図、第２Ａ図は第１図に使用し
た放電管の部分断面図、第２Ｂ図は第２Ａ図の
−断面図、第３図は放電管内のガス流速分布状
態を示す特性図、第４図はレーザ出力特性図、第
５，６図は本発明の他の実施例として示した放電
管の部分断面図である。
２……放電管、３Ａ，３Ｂ……鏡、４，５……
電極、６……ガス媒体、９……冷却路、１０……
流入口、１１……流出口、１２……整流装置。
Fig. 1 is a schematic sectional view of a gas laser device shown as an embodiment of the present invention, Fig. 2A is a partial sectional view of the discharge tube used in Fig. 1, Fig. 2B is a - sectional view of Fig. 2A, and Fig. 3 FIG. 4 is a characteristic diagram showing the gas flow velocity distribution state within the discharge tube, FIG. 4 is a laser output characteristic diagram, and FIGS. 5 and 6 are partial cross-sectional views of the discharge tube shown as other embodiments of the present invention. 2...discharge tube, 3A, 3B...mirror, 4,5...
Electrode, 6... Gas medium, 9... Cooling path, 10...
Inlet, 11... Outlet, 12... Rectifier.
Claims (1)
有する放電管と、流入口より放電管内にガス媒体
を流通した状態で、電極を放電してレーザ光を発
生する装置において、流入口と電極との間の放電
管内に設けた整流装置は、整流装置の内部にレー
ザ光を通過させるレーザ案内部と、レーザ案内部
と放電管内壁との間にガス媒体を流通する複数の
導入口より成る整流部と、上記レーザ案内部を整
流部より流入口側に突出した突起部と、から構成
することを特徴とするガスレーザ装置。1. In a discharge tube having an electrode disposed inside and having a gas medium inlet, and a device that generates laser light by discharging the electrode with a gas medium flowing into the discharge tube from the inlet, the inlet and the electrode The rectifier installed in the discharge tube between the rectifier and the rectifier consists of a laser guide that allows the laser beam to pass through the rectifier, and a plurality of inlets that allow the gas medium to flow between the laser guide and the inner wall of the discharge tube. A gas laser device comprising: a rectifying section; and a projection projecting the laser guide section from the rectifying section toward the inlet.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2865679A JPS55121691A (en) | 1979-03-14 | 1979-03-14 | Gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2865679A JPS55121691A (en) | 1979-03-14 | 1979-03-14 | Gas laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55121691A JPS55121691A (en) | 1980-09-18 |
| JPS6140158B2 true JPS6140158B2 (en) | 1986-09-08 |
Family
ID=12254541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2865679A Granted JPS55121691A (en) | 1979-03-14 | 1979-03-14 | Gas laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS55121691A (en) |
Families Citing this family (9)
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| JPS5966178A (en) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas laser device |
| JPS5966179A (en) * | 1982-10-08 | 1984-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Gas laser device |
| US4622675A (en) * | 1983-07-29 | 1986-11-11 | P.R.C., Ltd. | Forced transport molecular gas laser and method |
| EP0178262B1 (en) * | 1984-10-10 | 1989-09-20 | Prc Corporation | Method for increasing the output of an axial gas laser, and axial gas laser using this method |
| US4771436A (en) * | 1986-07-29 | 1988-09-13 | Amada Engineering & Service Co., Inc. | Gas laser oscillator having a gas flow smoothing device to smooth gas flow in the electrical discharge region |
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| JP6031064B2 (en) * | 2014-05-15 | 2016-11-24 | ファナック株式会社 | Gas circulation laser oscillator |
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-
1979
- 1979-03-14 JP JP2865679A patent/JPS55121691A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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