JPS62203391A - ガスレ−ザ発振器の放電装置 - 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】 し産業上の利用分野１ この発明はガスレーザ発振器の放電装置に関する。

し従来の技術］ 従来例えば、３１１１１直交型のガスレーザ装置が知ら
れている。このレーザ装置に於ては、放電領１或の所定
方向（Ｚ＠方向）にガス流が流されると共に、該ガス流
を挾んで相互に直交する２方向（×軸方向、Ｙ＠方向）
に、光共振器のミラー系及び正負の放電電橋がそれぞれ
対向配置されている。

前記ミラー系は、光共振器の利得を向上さけるために、
いわゆる折り返し型光共振器とされるのが一般である。

この共振器は、例えば、前記ガス流を挾んで左右両側に
一対のリアフォールディングミラー、フロントフォール
ディングミラーを対向配置すると共に、該リアフォール
ディングミラーのガス流に対する下流側の隣接位置にプ
ライマリミラーを配置し、又、前記フロントフォールデ
ィングミラーのガス流に対Ｊる上流側の隣接位置に出力
ミラーを配置するものである。

従ってこの光共振器では、前記ミラー系で挟まれた領域
どして定義される光学空洞が、ガス流に沿って一定の幅
を有し、放ｑ・１光が、該空洞内の上流側及び下流側の
ガス流中でそれぞれ増幅されるようになっている。

一万、前記放電電極は、前記光学空洞を流れるガス流を
一様に励起するため、該空洞の上下両側に、２次元的な
広がりをもって多数耐直されている。

しかしながら、このような放電装置に於ては、上流側の
電極の放電で発生したイオンが、下流側の電極近傍に流
入するため、該下流側の電極間抵抗が著しく低下し、放
電が下流側にかたより、下流側放電がアークに移行ザる
恐れがある、という問題点があった。

また、アークに移行しないまでも、放電状態にむらが生
じ、レーザの出力及びモードパターンに種々の不具合が
発生する、という問題点があった。

し発明の目的１ この発明の目的は、前記問題点を解決することであり、
一部の放電電極で放電がアークに移行するということが
なく、又、放電状態にむらが生ぜず、従って、安定、高
出力かつ最適モードパターンのレーザビームを出力する
ことができるガスレーザ発振器の放電装置を提供するこ
とである。

［発明の概要］ この発明のガスレーザ発振器の放電装置は、前記目的を
達成するため、レーザ媒質であるガス流の流れの方向に
沿って放電を行うガスレーザ発振器の放電装置において
、該放電でイオンが発生した際に、ガス流の上流側の放
電状態と下流側の放電状態とが略同一となるように、ガ
ス流の下流側の電界を上流側の電界より小さく設定した
。

し発明の実施例］ 以下本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照しなが
ら説明する。第１図はこの実流例を備えたガスレーザ発
振器の正面説明図、第２図は、この実施例の説明図、第
３図は、前記実施例の放電領域に於ける電気抵抗率、電
界等の変動を表ねＪ−グラフ図である。

第１図を参照するに、このレーザ発振器には、レーザ発
振器本体１が設けられている。このレーザ発振器本体１
の上部には、該本体を、第１図において左右方向に貫通
する上部ガス通路３が形成されている。

この上部ガス通路３の、ガス流方向に向って、左右の側
壁に光共振器の各ミラーが取り付けられている。すなわ
ち、第１図において、ガス通路３の背面側壁面には、前
記光共振器のリアフォールディングミラー５及びプライ
マリミラー７が設けられており、ガス通路３の手前側壁
面（図示せず）には、前記光共振器フロントフォールデ
ィングミラー及び出力ミラー（いずれも図示せず）が設
けられている。

従って、前記ガス通路３には、前記複数のミラーで挾ま
れる領域として光学空洞９が形成されている。

この光学空洞９の下面位同には、前記ガス流中に放電を
行うための正の放電電極であるアノード１１が設けられ
ている。また、その上方には、負の放電電極である上流
側カソード列１３及び下流側カソード列１５が設けられ
ている。なＪ３、この上流側カソード列１３及び下流側
カソード列１５は、第１図においてそれぞれ紙面に垂直
方向に並設された多数の針状電極から成る。

一方、前記アノード１１の下方には、ガス流９を送用す
るためのブロワ１７が設けられている。

そして該ブロワ１７により送風されたガス流Ｇが、側部
ガス通路１９を介して、前記上部ガス通路３、放電領［
５に導入され、放電領１４５を通過した後、他の側部ガ
ス通路２１を介して熱交換器２３に至り、ここで冷却さ
れ、ブロワ１７に戻されるようになっている。

第２図は、前記シー１１発振器の放電電極の配置、及び
該放電電極に放電電圧を印加するための放電回路等の説
明図である。まず、前記放電電極の配置関係等について
より詐■に説明すると、アノード１１は前記光学空洞９
を通過するガス流中に一様に放電を行うため、該光学空
洞９の下面全体をカバーするように配置されている。

これに対して、前記上流用リカソード１３（以下カソー
ド列は単にカソードと略称する）は、前記光学空洞９の
上流側を通過するガス流中に放電を行うため、前記アノ
ード１１の、ガス流上流側の端部上方でアノード１１か
ら高さＤＩ　の位置に設けられている。

また、前記下流側カソード１５は、前記光学空洞９の下
流側を通過するガス流中に放電を行うため、及び後述す
るガス流の電気的特性に対応して、前記上流側カソード
１３から距離ａだけ下流側であって、アノードから高さ
Ｄ２　　（Ｄ２　＞ＤＩ　）の位置に設けられている。

この下流側カソードと上流側カソードの高さ比Ｄ２／Ｄ
Ｉ　は、ガス成分、電極間電圧、等の条件によって種々
異なり、要するに均一な放電となるように実験的に定め
らるものであるが、例えば、ＣＯ２ガスレーザで、１０
００■程度の電極間電圧の場合には約１．３程度にとれ
ばよい。

前記放電回路について説明すると、該ｂ’ｌ電回路には
高圧直流電源Ｖが設けられている。そして、この直流電
源Ｖの正端子側には、前記アノード１１が接続され、負
端子側には、１Ｊ！ｌ電スイツチＳＷ及びバラスト抵抗
Ｒを介して前記上流側及び下流側カソード１３．１５が
接続されている。

従って、この放電装置では、放電スイッチＳＷを開じる
と、上流側カソード、アノード間と下流側カソード、ア
ノード間では電極間電位は略同一となるが、電極間隔が
下流側カソード、アノード間で上流側カソード、アノー
ド間より大きくなっているため、下流側カソード１５付
近に、上流側カソード１３付近より小さい電界が発生す
る。

次に、前記放電装置の作用を第１図乃至第３図を参照し
ながら説明する。

前記レーザ発振器が始動すると、前記ブロワ１７が回転
し、上部ガス通路３に、レーザ媒質であるガス流が供給
される。このガス流が、前記上部ガス通路３に供給され
ると、前記放電スイッチＳＷがオンされ、前記放電電極
から放電が開始される。すると、上流側カソード１３か
ら、光学空洞９内の上流側のガス流に、第２図の点線Ｃ
＋　、　Ｃ２で示す如き放電が行われ、下流側カソード
１５からは、該光学空洞９内の下流側のガス流に、第２
図の点！！１ｌＣ３，０４で示す如き放電が行われる。

そして、各ガス流から放射光が放射されると、これが増
幅され、出力ミラーからシー１ア光として出力される。

ところで、ガス流中に放電が行われると、前記電極間に
多量のイオンが発生し、発生したイオンが前記ガス流に
のって、下流側に流される。従って、ガス流の下流に行
くほどイオン密度が増大し、ガス流の電気抵抗率（単位
電極間隔長さあたりの電気抵抗）ρが急激に減少する。

第３図の曲線ρ（Ｚ　）は、前記ガス流に沿った各放電
位置おける電気抵抗率を表わす。ここに横軸Ｚは、アノ
ード上流端から、ガス流に治って測った１１ｉ電領域の
位置座標を表わす。そして、Ｚ＝Ｏが上流側カソード１
３の位置を表わし、Ｚ＝ａが下流側カソード１５の位置
を表わす。

従って、この場合、電極の配置が上流側と下流側とで同
一であると、前記抵抗率の減少のため、放電が下流側に
かたよろうとげる。

そこで、本実施例では、前述の如く、前記ガス流の抵抗
率ρの減少に対応して、前記下流側の電極間隔Ｄ２を、
前記上流側の′主極間隔Ｄ１よりも少し大きく設定した
。

第３図のＤＩ　、Ｄ２がその間隔を表わす。ここに、同
図の２点鎖線Ｄ　（ｚ　）は、前記Ｄ＋　、Ｄ２を仮想
的に補間及び部外した曲線である。

従って、本実施例の場合、各電極間電圧Ｖ−＝Ｖ−１ｄ
Ｒは一定であるから、放電領域に放ける電界Ｅ　（ｚ　
）　＝Ｖ＝／Ｄ　（ｚ　）が、第３図に示すごとく変動
する。ここにｒｄは、各放電電極を流れる放電電流が略
同一であるとしたときの、その放電電流である。ずなわ
ら、下流側カソード付近では、前記抵抗率ρ（２）の低
下に対応して、電界Ｅ　（ｚ　）も小さくなり、例えば
、電界Ｅ　（Ｚ　）と抵抗率ρ（２）の比は、上流側カ
ソードｆ１近と下流側カソード付近とで略同一となる。

このため、前記各電極の正負端子間には、はぼ同一の電
流が流れ（すなわち前記仮定に反することなく各電極間
にほぼ同一の電流が流れ）、略同一の放電状態が実現す
ることとなる。

而して、上下流で略同一の放電状態とされたガス流が前
記ミラー系で挾まれる光学空洞に流れこむと、前記放射
されたレー量ア光が、該光学空洞の上下流で、略同一に
増幅され、最終的に、高出力かつ最適モードパターンの
レーｉア光として出力ミラーから出力される。

よって、本実施例によれば、高出力かつ最適モードパタ
ーンのレーザビームを容易に出力するこ、とができる。

また、本実施例では、全ての放電電極でほぼ同一に放電
が行われるので下流側の放電電極でアークが発生する恐
れがなく、又、該電極が上流側の電極に比して一方的に
劣化することがない。従って、前記上流側、下流側カソ
ードをモールディング等で一体に成形する場合に、下流
側の電極が劣化しただけで該モールディング部全体を取
り換えなければならない、という不経済なことがない。

なお、本実施例では、カソードとアノードとの電極間隔
を調整して放電を一様になるようにしたが、これに限ら
ず、例えば、下流側の電極の太さを上流側の電極の太さ
に比べて少し細くしてｂよい。

更に又、この弁明は、前記直流型放電装置ばかりでなく
交流型放電装置にも適用される。この場合には各電極ご
とに設【ノられるインピーダンスを各電極ごとにそれぞ
れ異った値とすればよい。

又、この発明は、軸流型のレーザ発振器の放電装置に適
用することもできる。

［発明の効果］ この発明のガスレーザ発振器の放電装置は、前記の如く
構成したため、一部の放電電極で放電がアークに移行す
るということがなく、また、各放電電極ごとの放電状態
にむらが生ぜず、従って、安定で高出力かつ最適モード
パターンのレーザビームを出力することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、いずれも本発明の一実／１色例を
示し、第１図は、この実施例を使用したレーザ発振器の
正面説明図、第２図は、この実施例の説明図、第３図は
この実施例の放電領域における電極間抵抗率、電界等を
示すグラフ図である。 １１・・・アノード　　　　１３・・・上流側カソード
列１５・・・下流側カソード列　Ｇ・・・ガス流Ｒ・・
・バラスト抵抗　　　■・・・高圧直流電源ξＬ・パニ
ア ｉ、＞／ 代理人　　弁理士　　三　好　　保　男ト。 第２図 第３図 上流側カソード位置　　　下流側カソード位置手続ネ市
正書 昭和６２年５月２７日 持Ｆ７［庁艮宮　殿 １、事件の表示　　　特願昭６１−／１５４２１号２、
発明の名称　　　ガスレーザ発振器の放゛電装置３、補
正をする者 事件どの関係　特許出願人 住所（居所）　神奈川県伊勢原市石Ｆ口２００番他氏名
〈名称）　株式会社　ア　マ　ダ 代表者　　天　１）　満　明 ４、代理人 住　所　　　　〒１０５東京都港区虎ノ門１丁目２番３
′；！Ｊ５、補正のス・ｊ象 （１）図面 ６、　ｉｌｉ正の内容 笥２図 第３１２１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ媒質であるガス流の流れの方向に沿って放
   電を行うガスレーザ発振器の放電装置であって、該放電
   でイオンが発生した際に、ガス流の上流側の放電状態と
   下流側の放電状態とが略同一となるように、ガス流の下
   流側の電界を上流側の電界より小さく設定したガスレー
   ザ発振器の放電装置。
2. （２）前記電界の調整は、ガス流の上流側の電極間電圧
   と下流側の電極間電圧を略一定とし、下流側電極間の距
   離を、上流側電極間の距離に比して大きく設定すること
   により行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のガスレーザ発振器の放電装置。