JPS6181683A - Ion laser tube - Google Patents

Ion laser tube

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Publication number
JPS6181683A
JPS6181683A JP20321184A JP20321184A JPS6181683A JP S6181683 A JPS6181683 A JP S6181683A JP 20321184 A JP20321184 A JP 20321184A JP 20321184 A JP20321184 A JP 20321184A JP S6181683 A JPS6181683 A JP S6181683A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic
disk
pipe
cylindrical member
tube
Prior art date
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Pending
Application number
JP20321184A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taizo Oikado
老門 泰三
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
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Publication of JPS6181683A publication Critical patent/JPS6181683A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 prevent generation of powder and eliminate difficulty in attaining accuracy of straightness and internal diameter of fine tube by accommodating a fine tube block having ceramic disk into a ceramic pipe. CONSTITUTION:A metal cylindrical member 2 is engaged with the periphery of ceramic disk 1 in order to transfer heat generated in the ceramic disk 1 to a ceramic pipe 5 which becomes an outer case. For this purpose, a degree of contactness (heat conductivity) which is almost equal to the brazing can be obtained by designing outer diameter of disk 1, internal diameter of pipe 5, diameter and thickness of metal cylindrical member 2, considering material and temperature rise.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は大電流放電により高出力のレーザ出力を放出
するアルゴン、クリプトンなどのガスを用いたイオンレ
ーザ管の構造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to the structure of an ion laser tube using a gas such as argon or krypton, which emits high-power laser output through large current discharge.

(従来の技術およびその問題点) 周知のとと(、アルゴン、クリプトンなどのイオン化し
たガスのエネルギー準位間の遷移によりレーザ発振を行
なうイオンレーザは、高出力化するにはイオン密度をあ
げる必要があり、これを達成するため内径1〜3mの細
管にIOAを越える大電流を流す必要がある。このよう
な大電流に耐える細管材料および細管の構造には耐熱性
、熱放射性等の面から種々の制約がある。
(Prior art and its problems) Ion lasers, which perform laser oscillation by transitions between energy levels of ionized gases such as argon and krypton, need to increase ion density to achieve high output. To achieve this, it is necessary to pass a large current exceeding IOA through a thin tube with an inner diameter of 1 to 3 m.The tube material and structure that can withstand such a large current must have heat resistance, heat radiation, etc. There are various restrictions.

従来、この細管材料詔よび#l菅の構造として。Conventionally, the structure of this capillary material and #l tube.

いくつかの方式が用いられており、代表的なものは中央
に細管用の穴をもつグラファイトディスクを絶縁物を介
して並べ、これを石英管の中に収納した構造をもつもの
で、細管の冷却はディスクの輻射熱を石英管の外から水
で吸収する方法をとっている。また他の代表例はBeO
セラミックの細管を用いる方法で、冷却は直接BeOセ
ラミック管の外周を水で冷やし、BeOの屑い熱伝導性
を利用するものである。
Several methods are used, and the typical one is a structure in which graphite disks with a hole for the thin tube are lined up with an insulator in between, and these are housed in a quartz tube. Cooling is done by absorbing the radiant heat of the disk from outside the quartz tube with water. Another representative example is BeO
This method uses a ceramic thin tube, and cooling involves directly cooling the outer periphery of the BeO ceramic tube with water, utilizing the thermal conductivity of the BeO waste.

しかし、グラファイト細管は使用中に粉末が出易く、こ
れがレーザ管のブルーメタ窓について出力を減少させる
ことがあり、特に輸送上に制約があったなどの欠点があ
った。また、BeO七ラミラミック細管性のあるBeを
用いているため、供給源が限られてきており、極めて高
価であるばかりでなく、細長い管を内径の精度と伸直度
を守って製造することも難かしいという問題がある。
However, graphite capillary tubes tend to produce powder during use, which can reduce the output of the blue metal window of the laser tube, and has drawbacks such as restrictions in transportation. In addition, since BeO, which has BeO7-lamiramic tubular properties, is used, supply sources are limited, and it is not only extremely expensive, but also difficult to manufacture long and thin tubes while maintaining the accuracy of the inner diameter and straightness. The problem is that it is difficult.

最近米国特徴437a600にアルミナセラミックパイ
プ内にタングステンディスクをカップ状の銅板を介して
ロー付けした細管構造が開示されている。この構造は上
記二種の欠点を解消しているが、ディスクの厚さがうす
く、全長に対する細管の専有率が低いため従来のレーザ
管に比べ発振効率が3割程度低いという重大な欠点があ
る。
Recently, US Patent No. 437A600 discloses a capillary structure in which a tungsten disk is brazed into an alumina ceramic pipe via a cup-shaped copper plate. Although this structure eliminates the above two drawbacks, it has the serious drawback that the oscillation efficiency is about 30% lower than that of conventional laser tubes due to the thinness of the disk and the low occupation rate of the thin tube over the entire length. .

この発明の目的は、これら従来のイオンレーザ管の欠点
である粉末発生とか、細管の伸直度、内径の精度出しの
困難さを排除し、細管部の実効長を余り落すことなく発
振効率の低下を防止し、細管部の冷却効率の改善を図っ
たイオンレーザ管を提供することである。
The purpose of this invention is to eliminate the drawbacks of conventional ion laser tubes, such as powder generation and the difficulty in determining the straightness and inner diameter of the thin tube, and to improve the oscillation efficiency without significantly reducing the effective length of the thin tube. It is an object of the present invention to provide an ion laser tube in which cooling efficiency of a thin tube portion is improved by preventing the decrease in the cooling efficiency.

(問題点を解決するための手段) 本発明のイオンレーザ管は、細管を構成する小孔を中心
付近にもち、周辺にガスリターンバスとなる複数の小孔
を有するセラミック材料からなるディスクとこのセラミ
ックディスクの外周に内接もしくはロー付された金属製
の円筒状部材からなる細管用ブロックを細管用の小孔が
直線状に整列する手段を用いて多数個縦続して並べ、こ
れを金属製円筒状部材の外径が内接する内径を有するセ
ラミックパイプ内に収納した構造の細管部を備えている
ことを%敵とする。セラミックディスクの材料としては
、ベリリア磁器、炭化ケイ素、窒化ボロン、アルミナ磁
器などを用いることができる。
(Means for Solving the Problems) The ion laser tube of the present invention includes a disk made of a ceramic material having a small hole constituting a thin tube near the center and a plurality of small holes serving as a gas return bus around the periphery. A large number of thin tube blocks made of metal cylindrical members inscribed or brazed on the outer periphery of the ceramic disk are arranged in series using a method that arranges the small tube holes in a straight line, and these blocks are made of metal. It is preferable that the cylindrical member has a thin tube section housed in a ceramic pipe having an inner diameter in which the outer diameter of the cylindrical member is inscribed. As the material of the ceramic disk, beryllia porcelain, silicon carbide, boron nitride, alumina porcelain, etc. can be used.

(実施例) 次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。(Example) Next, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は本発明の1実施例を示すイオンレーザ管の断面
図である。イオンレーザ管は、セラミックディスク1.
その外局に保持された金属製円筒状部材2、ディスク中
央の小孔を整列させるためのセラミック1$13、ディ
スク1の間隔を決めるための絶縁物がイブ4で構成され
る細管部と、この細管部を収納するセラミックパイプ5
と、細管部の両端に配置された陽極6及びカソード7と
、セラミックパイプ5の両端に真空気密に封止された金
属パイプ10 、10’と、これらに溶着されたガラス
容器11.11及びガラス容器11 、11’の端部に
設けられたブルーメス窓12 、12’とを有している
FIG. 1 is a sectional view of an ion laser tube showing one embodiment of the present invention. The ion laser tube consists of a ceramic disk 1.
A thin tube part consisting of a metal cylindrical member 2 held at the outer part, a ceramic 1$13 for aligning the small holes in the center of the disk, and an insulator 4 for determining the distance between the disks 1; Ceramic pipe 5 that accommodates this thin tube part
, an anode 6 and a cathode 7 arranged at both ends of the thin tube section, metal pipes 10 and 10' vacuum-tightly sealed at both ends of the ceramic pipe 5, and a glass container 11, 11 and glass welded to these. It has blue female windows 12, 12' provided at the ends of the containers 11, 11'.

セラミックディスク1の材料としては熱伝導性の高い、
ベリリア磁器、炭化ケイ素、窒化ボロンなどが適するが
、電流密度の低いレーザ管ではアルミナセラミックなど
でもよい。このセラミックディスク1は第2図にその断
面を示すように細管となる甲央穴21、整列用のセラミ
ック棒を挿入する穴22.およびガスリターンバス用の
複数の小孔23が設けられている。セラミックディスク
1の周辺には金属製の円筒状部材2がはめ込まれており
、セラミックディスク1で発生する熱を外囲器となるセ
ラミックパイプ5に伝える役目を釆すもので、この目的
からできるだけ密着度をよくするため嵌合程直の寸法公
差にするかロー付構造にすることが理想的である。し小
し、レーザの動作時、セラミックディスク1が高温にな
り、熱膨張によってディスク1とセラミックパイプ5の
内径間のギャップが少なくなり、金属円筒部材2がこの
ギャップ間1に押し縮められるようになるため必ずしも
冷状態で接触度を強くすることはなく、セラミックディ
スク1の外径、セラミックパイプ5の内径、金具円筒部
材2の径、肉厚等の寸法をそれぞれの材質、動作時の温
匿上昇等を加味して設計することにより、ロー付とほぼ
等価の接触度(熱伝導度)を得ることもできる。セラミ
ックパイプ5としてはコスト、真空容器としての特性。
The material for the ceramic disc 1 has high thermal conductivity.
Beryllium porcelain, silicon carbide, boron nitride, etc. are suitable, but for laser tubes with low current density, alumina ceramic etc. may also be used. As shown in the cross section of FIG. 2, this ceramic disk 1 has a central hole 21 which becomes a thin tube, a hole 22 into which a ceramic rod for alignment is inserted. and a plurality of small holes 23 for gas return baths. A metal cylindrical member 2 is fitted around the ceramic disc 1, and has the role of transmitting the heat generated in the ceramic disc 1 to the ceramic pipe 5, which serves as an envelope.For this purpose, it is fitted as closely as possible. In order to improve accuracy, it is ideal to have a dimensional tolerance that is straight during the fitting process or to use a soldered structure. However, when the laser operates, the ceramic disk 1 becomes high temperature, and the gap between the disk 1 and the inner diameter of the ceramic pipe 5 decreases due to thermal expansion, so that the metal cylindrical member 2 is compressed into this gap 1. Therefore, it is not necessary to strengthen the degree of contact in a cold state, but the dimensions such as the outer diameter of the ceramic disk 1, the inner diameter of the ceramic pipe 5, the diameter and wall thickness of the metal fitting cylindrical member 2 are determined by the respective materials and heat resistance during operation. By taking into account the rise, etc. in the design, it is possible to obtain a degree of contact (thermal conductivity) almost equivalent to brazing. Ceramic pipe 5 has cost and characteristics as a vacuum container.

ロー付注弊η)らアルミナ憾器バイブが理想的であるが
、むろ/しべIJ +Jア磁器てもかまわない。
An alumina porcelain vibrator is ideal, but a porcelain vibrator with a brazing finish or IJ+J is also acceptable.

陽極6は銅、モリブデンなどが用いられるが、セラミッ
クパイプ5との接触はセラミックディスクと同様円筒状
金属を介して行なっている。以上のセラミックディスク
1と@極6は3ケからなる軸出し用の穴22を貫通する
セラミック棒3により、中心の細管量大が整列するよう
jこ構成させられる。ディスク間及び陽極間にはこれ等
の間隔を保つ絶縁物パイプ4が挿入されている。以上の
ような陽極とセラミックディスク群からなる細管部とは
、封止用の金属パイプ10をロー付する前に陽極側から
セラミックパイプに挿入していけば、金属製円筒状部材
のバネ力でセラミックパイプ内壁に接触しながら容易に
挿入できる。もちろん、金属パイプをセラミックパイプ
の外側にロー付すれば、ロー付後の挿入も可能である。
Copper, molybdenum, or the like is used for the anode 6, and contact with the ceramic pipe 5 is made through a cylindrical metal like the ceramic disk. The above-mentioned ceramic disk 1 and @pole 6 are configured by the ceramic rod 3 passing through the three centering holes 22 so that the large amount of thin tubes at the center are aligned. An insulator pipe 4 is inserted between the disks and between the anodes to maintain these intervals. The thin tube section consisting of the anode and ceramic disk group as described above can be formed by inserting the metal pipe 10 for sealing into the ceramic pipe from the anode side before brazing it, by the spring force of the metal cylindrical member. It can be easily inserted while contacting the inner wall of the ceramic pipe. Of course, if the metal pipe is brazed to the outside of the ceramic pipe, insertion after brazing is also possible.

セラミックパイプ5は、このような金属バネ力による接
触、もしくは熱膨張差にもとすく圧縮による接触等が得
られるため内径精度を厳密に出すことなく、また、細管
の伸直度もセラミック棒3により達成されるため精度を
落すことができる。
The ceramic pipe 5 can achieve contact by metal spring force or compression due to the difference in thermal expansion, so it does not require strict inner diameter accuracy, and the straightness of the thin tube is also similar to the ceramic rod 3. This is achieved by reducing the accuracy.

もちろん、セラミック棒を用いることなく、パイプの伸
直度を出すことにより、ディスクを整列することも可能
である。
Of course, it is also possible to align the disks without using ceramic rods by increasing the straightness of the pipe.

以上の細管部の構成が組立てられたあと、ガラス容器1
1 、11’が封入され、ざらにステム(第1図中のガ
ラス容器の一部とリード線9で構成)に組立てられたカ
ソード7、陽極リード8、ブルースター窓12.12’
  等が順番に封入される。
After the above structure of the thin tube part is assembled, the glass container 1
1, 11' are sealed and roughly assembled into a stem (consisting of a part of the glass container and lead wire 9 in FIG. 1), a cathode 7, an anode lead 8, and a Brewster window 12.12'.
etc. are enclosed in order.

これらのガラス容器はセラミックと金属で置き換えられ
ることはいうまでもない。
It goes without saying that these glass containers can be replaced with ceramics and metals.

以上のようにして組立てたイオンレーザ管はセラミック
パイプ部でソレノイドコイル内に0リングで水密シール
して固定され、放電によって発生した熱はセラミックパ
イプを介して熱伝導によりソレノイドコイルの内壁との
間を流れる冷却水により冷却される。
The ion laser tube assembled as described above is fixed in the solenoid coil at the ceramic pipe section with a watertight seal using an O-ring, and the heat generated by the discharge is transferred to the inner wall of the solenoid coil by heat conduction through the ceramic pipe. It is cooled by cooling water flowing through.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明はセラミックディスクを用
いることにより従来のグラファイトディスクを用いたレ
ーザ管のように粉末の発生がなく、また、伸直度に対す
る要求値の低いセラミックパイプが使用できることによ
り、高価な部品を使用する必要がなく、また、細管の専
有率もタングステンディスクを用いたものに比べ大きく
とれるため、レーザの発振効率を高めることができるな
ど数々の利点を有する。また、発生す−る熱も効率よく
、熱伝導により除去できるのでグラファイトディスクの
ものに比べ相対的に封入ガス圧を高めることができるた
めの寿命的にも有利となる。さらに、タングステンディ
スクタイプのような複雑なロー付工程もなく、グラファ
イトディスクタイプのような簡単な組立工程で完成させ
ることができるなど、コスト面の利点も大きい。
(Effects of the Invention) As explained above, by using a ceramic disk, the present invention does not generate powder unlike laser tubes using conventional graphite disks, and the ceramic pipe has a low requirement for straightness. By being able to use tungsten discs, there is no need to use expensive parts, and the occupancy rate of the thin tubes can be increased compared to those using tungsten discs, so the laser oscillation efficiency can be increased. Furthermore, since the generated heat can be efficiently removed by thermal conduction, the pressure of the sealed gas can be relatively increased compared to graphite discs, which is advantageous in terms of life. Furthermore, there is no complicated brazing process like the tungsten disc type, and it can be completed with a simple assembly process like the graphite disc type, so it has great cost advantages.

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

第1図は本発明のイオンレーザ管の一実施例を示す断面
図、第2図はセラミックディスクの形状の一例を示す断
面図である。 1・・・・・・セラミックディスク、2・・・・・・金
属製円筒状部材、3・・・・・・セラミック棒、4・・
・・・・絶縁パイプ、5・・・・・・セラミックパイプ
、6・・・・・・陽極、7・・・・・・カソード、8・
・・・・・陽極導入線、9・旧・・カソード導入線、1
0.10’・・・・・・金属パイプ、11 、11’・
・・・・・ガラス容器、12 、12’・・・・・・ブ
ルーメタ窓、21・・・・・・細管用小孔、22・・・
・・・整列用孔、23・・・・・・ガスリターンバス用
小孔。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the ion laser tube of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing an example of the shape of a ceramic disk. 1...Ceramic disk, 2...Metal cylindrical member, 3...Ceramic rod, 4...
...Insulating pipe, 5 ... Ceramic pipe, 6 ... Anode, 7 ... Cathode, 8.
... Anode lead-in line, 9 Old... Cathode lead-in line, 1
0.10'・・・Metal pipe, 11, 11'・
...Glass container, 12, 12'...Blue metal window, 21...Small tube hole, 22...
...Alignment hole, 23...Small hole for gas return bath.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 細管を構成する小孔を中心付近にもち、周辺にガスリタ
ーンバスとなる複数の小孔を有するセラミックディスク
とこのディスクの外周に内接もしくはロー付された金属
製の円筒状部材からなる細管用ブロックを、細管用の小
孔が直線状に整列するような手段を用いて多数個縦続し
て並べ、前記金属製円筒状部材の外径が内接する内径を
もつセラミックパイプ内に収納した構造の細管部を備え
ることを特徴とするイオンレーザ管。
For thin tubes, it consists of a ceramic disk with a small hole near the center that forms the thin tube, and multiple small holes around the periphery that serve as a gas return bus, and a metal cylindrical member inscribed or brazed on the outer periphery of this disk. A structure in which a large number of blocks are arranged in series using a method such that the small holes for the thin tubes are arranged in a straight line, and housed in a ceramic pipe having an inner diameter inscribed with the outer diameter of the metal cylindrical member. An ion laser tube characterized by having a thin tube section.
JP20321184A 1984-09-28 1984-09-28 Ion laser tube Pending JPS6181683A (en)

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