JPS6239083A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents
ガスレ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS6239083A JPS6239083A JP17911585A JP17911585A JPS6239083A JP S6239083 A JPS6239083 A JP S6239083A JP 17911585 A JP17911585 A JP 17911585A JP 17911585 A JP17911585 A JP 17911585A JP S6239083 A JPS6239083 A JP S6239083A
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- JP
- Japan
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- discharge tube
- water
- discharge
- gas
- cooling
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (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〕
この発明はガスレーザ装置、４２Ｆに無声放電式の軸流
形ガスレーザ装置における放電管の冷却機構に関するも
のである。
形ガスレーザ装置における放電管の冷却機構に関するも
のである。
従来、この種の代表的な装置として軸流形ＣＯ□レーザ
装置が挙げられ、これを例に説明する。
装置が挙げられ、これを例に説明する。
第３図（＆）（ｂ）は各々従来のＣＯ２レーザ装置の構
造を示す縦断面及び横断面構成図であり２図においテ、
Ｉｌ＋はパイレックスガラスや酸化チタン等の誘電体よ
りなる放電管、 ｅｕのは放電管の外壁に密着させた一
対の給電電極、（３）は給電電極ｅ；ＩＤ匈に交流高電
圧を印加する電源２（４）は放電空間、（５）は部分反
射鏡、（６）は全反射陣、（７）Ｆｉレーザ光、（８）
は水冷ジャケラ） 、 （５）ｔ）は冷却水入口、 （
９２）は冷却水出口である。
造を示す縦断面及び横断面構成図であり２図においテ、
Ｉｌ＋はパイレックスガラスや酸化チタン等の誘電体よ
りなる放電管、 ｅｕのは放電管の外壁に密着させた一
対の給電電極、（３）は給電電極ｅ；ＩＤ匈に交流高電
圧を印加する電源２（４）は放電空間、（５）は部分反
射鏡、（６）は全反射陣、（７）Ｆｉレーザ光、（８）
は水冷ジャケラ） 、 （５）ｔ）は冷却水入口、 （
９２）は冷却水出口である。
次に動作について説明する。一対の給電電極１２Ｉｌの
に電源（３）から交流電圧が印加されると、放電空間（
４）に無声放電と呼ばれるおだやかな放電が生じる。こ
の放電は誘電体よりなる放電管１１Ｊを逆じて起るので
誘電体のキャパシティブ バラスト（Ｃａｐａｃｉｔｉ
ｖｅ ｂａｌｌａｓｔ）効果により、極めて安定したグ
ロー状の放電となっている。ＣＯ２レーザ装置の場合１
例えばＣｏ□−Ｎ２− Ｈ，−８： ６０：３２の割合
で混合されたレーザガスが放電空間（４）に数十Ｔｏｒ
ｒの圧力で充填されており、無声放電により、ＣＯ２分
子が励起され２部分反射璋（５）と全反射＊ （６１で
構成される光共振器内でレーザ発振が起る。
に電源（３）から交流電圧が印加されると、放電空間（
４）に無声放電と呼ばれるおだやかな放電が生じる。こ
の放電は誘電体よりなる放電管１１Ｊを逆じて起るので
誘電体のキャパシティブ バラスト（Ｃａｐａｃｉｔｉ
ｖｅ ｂａｌｌａｓｔ）効果により、極めて安定したグ
ロー状の放電となっている。ＣＯ２レーザ装置の場合１
例えばＣｏ□−Ｎ２− Ｈ，−８： ６０：３２の割合
で混合されたレーザガスが放電空間（４）に数十Ｔｏｒ
ｒの圧力で充填されており、無声放電により、ＣＯ２分
子が励起され２部分反射璋（５）と全反射＊ （６１で
構成される光共振器内でレーザ発振が起る。
レーザ光の一部は矢印（７）で示されるように部分反射
鏡（６）より外部に取り出される。レーザ発振は以上の
ように行なわれるが、レーザの発振効率（レーザ出力／
放電電力）は放電空間（４）のガス温度が高くなると低
くなるため、水冷ジャケット（８）内に冷却水を流して
、放電管（１）の全周を冷却することにより、ガス温度
の上昇を抑えている。
鏡（６）より外部に取り出される。レーザ発振は以上の
ように行なわれるが、レーザの発振効率（レーザ出力／
放電電力）は放電空間（４）のガス温度が高くなると低
くなるため、水冷ジャケット（８）内に冷却水を流して
、放電管（１）の全周を冷却することにより、ガス温度
の上昇を抑えている。
従来の装置は以上のように構成されているため。
例えば放電管（１：が機械的おるいは電気的に破壊した
場合、冷却水が放電空間（４）に流入し、装置の内部が
水びたしになる。Ｃ０２レーザ装置の場合、光共振用鏡
としてはＺＳ やＧ が使われており。
場合、冷却水が放電空間（４）に流入し、装置の内部が
水びたしになる。Ｃ０２レーザ装置の場合、光共振用鏡
としてはＺＳ やＧ が使われており。
ｎ ｅ ｅ
水が直接にこのような鏡に触れるとこれらの材料は耐水
性が無いため、再度使用できない状態になる。さらに第
３図に示した軸流形ガスレーザ装置の他に放電管の部分
は同じで、放電空間のレーザガスを高速で流すことによ
り、放電により発熱した熱の一部を取り去るための循項
用のブロアをそなえた高速軸流形ガス１ノ−ザ装置と呼
ばれるものがある。第４図はこのような従来の高速軸流
形ガスレーザ装置を示す断面僕成図であり２図において
、０１１はレーザガス循環用ブロア、ｄυはレーザガス
冷却用の熱交換器であり、他の番号は第３図と同一部材
である。このような高速軸流形カスレーザ装置において
、放電管（１）が破壊すると、光共振用の鏡がダメージ
を受けるだけでなく、冷却水がブロアａ１．熱交換器α
υにも流入するため、ブロアの軸受けが腐食したり、ブ
ロアのモーターのコイル間で水により型筒絶縁破壊が起
ったり、また。
性が無いため、再度使用できない状態になる。さらに第
３図に示した軸流形ガスレーザ装置の他に放電管の部分
は同じで、放電空間のレーザガスを高速で流すことによ
り、放電により発熱した熱の一部を取り去るための循項
用のブロアをそなえた高速軸流形ガス１ノ−ザ装置と呼
ばれるものがある。第４図はこのような従来の高速軸流
形ガスレーザ装置を示す断面僕成図であり２図において
、０１１はレーザガス循環用ブロア、ｄυはレーザガス
冷却用の熱交換器であり、他の番号は第３図と同一部材
である。このような高速軸流形カスレーザ装置において
、放電管（１）が破壊すると、光共振用の鏡がダメージ
を受けるだけでなく、冷却水がブロアａ１．熱交換器α
υにも流入するため、ブロアの軸受けが腐食したり、ブ
ロアのモーターのコイル間で水により型筒絶縁破壊が起
ったり、また。
熱交換器αυの表面に水分が付着して、レーザ装置内の
水分が除去できず、装置の修復に和尚の時間がかかるな
どのさらに大きなトラブルが発生する。
水分が除去できず、装置の修復に和尚の時間がかかるな
どのさらに大きなトラブルが発生する。
この発明は上記のような従来のものの問題点を除去する
ためになされたもので、万一、放電’ｆｆｆｌｉｌｌが
破壊しても、水が放厄部にもれ出ない構造とし。
ためになされたもので、万一、放電’ｆｆｆｌｉｌｌが
破壊しても、水が放厄部にもれ出ない構造とし。
かつ、レーザガスの冷却効果を従来と同じ程度にして、
レーザ発振の低下が起らないガスレーザ装置を提供する
ことを目的としている。
レーザ発振の低下が起らないガスレーザ装置を提供する
ことを目的としている。
この発明に係るガスレーザ装置は、給電電極が内部で強
制冷却された金属ブロックにより構成されるものである
。
制冷却された金属ブロックにより構成されるものである
。
この発明におけるガスレーザ装置は、金属ブロックを強
制冷却し放電管を給電電極を兼ねたこの金属ブロックで
冷却しており、放電管の破壊と水もれ等が無関係となる
。また、放電管の発熱は電極部分が主であるので上記の
ような構成においても冷却効果は従来のものと同じ程度
になる。
制冷却し放電管を給電電極を兼ねたこの金属ブロックで
冷却しており、放電管の破壊と水もれ等が無関係となる
。また、放電管の発熱は電極部分が主であるので上記の
ような構成においても冷却効果は従来のものと同じ程度
になる。
第５図にこの発明を見い出すにあたり行った基本的な実
験結果を示す。第５図は高速軸流形ガスレーザ装置にお
ける放電電力・とレーザガス放電管出口温度との関係を
示す特性図であり、第４図に示すガスレーザ装置を使い
実験した結果である。
験結果を示す。第５図は高速軸流形ガスレーザ装置にお
ける放電電力・とレーザガス放電管出口温度との関係を
示す特性図であり、第４図に示すガスレーザ装置を使い
実験した結果である。
放電管ｆｉ＋の構造は第３図（ｂ）に示すものと同様の
もので、冷却水を流した時（直線Ａ）と、流さない時（
直線Ｂ）のレーザガスの放電管出口温度Ｔ８（℃）を各
放電電力Ｗｄ（ＫＷ）について調べたものである。第５
図から、＠極の周囲を水７で冷却することにより、Ｔ
が約３０％、低下していることから、放電管（１）を通
じて約３０チの熱エネルギーが持ち出されていることが
実験により判明した。
もので、冷却水を流した時（直線Ａ）と、流さない時（
直線Ｂ）のレーザガスの放電管出口温度Ｔ８（℃）を各
放電電力Ｗｄ（ＫＷ）について調べたものである。第５
図から、＠極の周囲を水７で冷却することにより、Ｔ
が約３０％、低下していることから、放電管（１）を通
じて約３０チの熱エネルギーが持ち出されていることが
実験により判明した。
次に、この３０％のエネルギーが、放電管のどの部分か
ら持ち出されているかを調べるために電極表面温度を測
定した結果を示す。
ら持ち出されているかを調べるために電極表面温度を測
定した結果を示す。
第６図は第４図の実験で使用したのと同じ装置を用いて
、放電管の水冷を行なわないときの、放電管出口部Ｊｖ
ｔ極表面温度（直線Ｃ）と前記レーザガス温度（直線Ｂ
）との関係を、各放電電力について求めた特性図である
。第６図より、電極表面温度は、レーザガス温度よりも
高くなっているのがわかる。これは、この発明の対象と
している無声放電式の軸流形ガスレーザ装置特有の現象
である。すなわち放電管（１）の表面の一部が、電極を
兼ねているため、放電の粒子（１！Ｅ子やイオン）が電
極に衝突し、そこで発熱するため、レーザガス温度より
も電極表面温度が高くなるのである。
、放電管の水冷を行なわないときの、放電管出口部Ｊｖ
ｔ極表面温度（直線Ｃ）と前記レーザガス温度（直線Ｂ
）との関係を、各放電電力について求めた特性図である
。第６図より、電極表面温度は、レーザガス温度よりも
高くなっているのがわかる。これは、この発明の対象と
している無声放電式の軸流形ガスレーザ装置特有の現象
である。すなわち放電管（１）の表面の一部が、電極を
兼ねているため、放電の粒子（１！Ｅ子やイオン）が電
極に衝突し、そこで発熱するため、レーザガス温度より
も電極表面温度が高くなるのである。
この発明はこのような無声放電式軸流形ガスレ−ザ装置
の熱に関する基礎的実験とその考察から生まれたもので
ある。
の熱に関する基礎的実験とその考察から生まれたもので
ある。
即ち、放電管（１）の給電電極０１１（ハ）の部分での
発熱が大きく、それ故に電極０１１Ｅから水冷により約
３０％もの熱が持ち出されると考察される。
発熱が大きく、それ故に電極０１１Ｅから水冷により約
３０％もの熱が持ち出されると考察される。
このことから、放電管を水冷するには、放電管の全周を
冷却する必要はなく、給電電極部のみを冷却すればよい
ことが発案された。
冷却する必要はなく、給電電極部のみを冷却すればよい
ことが発案された。
第１図（ａ）（ｂｌは各々この発明の一実施例によるガ
スレーザ装置を示す縦断面構成図及び横断面構成図であ
る。図においてｅｌｌｆｆＪは放電管（１）に密着した
給電電極であり、アルミ等よりなる金属ブロックよりな
る。この給電電極Ｑυのは各々冷却水入口（９１）及び
冷却水出口（９２）を有しており、内部から水により強
制冷却されている。このような冷却構造を有するガスレ
ーザ装置において、先に示した実験と同様の実験を行い
、その冷却性能を調べた。第２図はその結果を示す特性
図であり、■印は従来の装置において水冷を行った場合
のレーザガスの放７１出ロ温度の実験結果、・印はこの
発明の装置に訃いて水冷を行った場合のレーザガスの放
電管出口温度の実験結果を示す。
スレーザ装置を示す縦断面構成図及び横断面構成図であ
る。図においてｅｌｌｆｆＪは放電管（１）に密着した
給電電極であり、アルミ等よりなる金属ブロックよりな
る。この給電電極Ｑυのは各々冷却水入口（９１）及び
冷却水出口（９２）を有しており、内部から水により強
制冷却されている。このような冷却構造を有するガスレ
ーザ装置において、先に示した実験と同様の実験を行い
、その冷却性能を調べた。第２図はその結果を示す特性
図であり、■印は従来の装置において水冷を行った場合
のレーザガスの放７１出ロ温度の実験結果、・印はこの
発明の装置に訃いて水冷を行った場合のレーザガスの放
電管出口温度の実験結果を示す。
第２図より明らかなようにこの発明のガスレーザ装置に
おいても、従来と全く同様の冷却効果が得られる。これ
は放電電極への熱入力が給電電極部であるためであり、
この発明の考案のもとになった考察が正しいことを示し
ている。
おいても、従来と全く同様の冷却効果が得られる。これ
は放電電極への熱入力が給電電極部であるためであり、
この発明の考案のもとになった考察が正しいことを示し
ている。
このように、第１図に示す構成により従来と同一の冷却
効果が得られることから、レーザ発振も従来と同じ見損
効率で得られるのに加えて２次のような特徴が生まれる
。それは、従来の冷却構造では放電管（１）が万一破壊
した場合には、冷却水がレーザガス流路にもれ出て、信
成部品に大きなダメージを与えるが、この発明のもので
は金属ブロックを用いているので、放電管ｆｉ＋の破壊
と水もれは無関係になるため修復も簡単にできる。
効果が得られることから、レーザ発振も従来と同じ見損
効率で得られるのに加えて２次のような特徴が生まれる
。それは、従来の冷却構造では放電管（１）が万一破壊
した場合には、冷却水がレーザガス流路にもれ出て、信
成部品に大きなダメージを与えるが、この発明のもので
は金属ブロックを用いているので、放電管ｆｉ＋の破壊
と水もれは無関係になるため修復も簡単にできる。
また水冷ジャケット（８）が不要となるため、装置がコ
ンパクトになり、かつ安価に作成できる特徴を有する。
ンパクトになり、かつ安価に作成できる特徴を有する。
さらに、従来のものでは給電電極ＱＤ四が比較的接近（
例えば１０ｍ１１１程度）しており、これらは冷却水で
電気的な絶縁をしなければならないため。
例えば１０ｍ１１１程度）しており、これらは冷却水で
電気的な絶縁をしなければならないため。
冷却水の純水度（電気導電率）を相当上げる必要がある
。具体的には、実験では５ＱＭｇ−α以上の電気導電率
にしなければならなかったが、この発明の構成では、給
電電極ｈ（２２閾は空気絶縁されるため、冷却水に高度
な純水を必要としないという長所も生まれる。
。具体的には、実験では５ＱＭｇ−α以上の電気導電率
にしなければならなかったが、この発明の構成では、給
電電極ｈ（２２閾は空気絶縁されるため、冷却水に高度
な純水を必要としないという長所も生まれる。
以上のように、この発明によれば給電電極を金属ブロッ
クで構成し、その内部を強制冷却したので、万一放電管
が破壊しても水がレーザのガス系。
クで構成し、その内部を強制冷却したので、万一放電管
が破壊しても水がレーザのガス系。
光共振系に流れ込まず、信頼性のよいガスレーザ装置が
得られる効果がある。
得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるガスレーザ装置を示
す断面構成図、第２図はこの発明の一実施例によるガス
レーザ装置におけるレーザガス放電電力の関係を従来の
ものと比較した特性図、第３図及び第４図は各々従来の
ガスレーザ・装置を示す断面構成図、並びに第５図及び
第６図は従来のガスレーザ装置におけるレーザガス放電
管出口温度及び電極表面温度と放電電力の関係を示す特
性図である。 ＋１１・・・放電管、ｃ２υ口・・・給電電極、（３）
・・・電源、（４）・・・放電空間、（７）・・・レー
ザ光、 （９１）・・・冷却水入口。 （９２）・・・冷却水出口 なお１図中同一符号は同−又は和尚部分を示す。
す断面構成図、第２図はこの発明の一実施例によるガス
レーザ装置におけるレーザガス放電電力の関係を従来の
ものと比較した特性図、第３図及び第４図は各々従来の
ガスレーザ・装置を示す断面構成図、並びに第５図及び
第６図は従来のガスレーザ装置におけるレーザガス放電
管出口温度及び電極表面温度と放電電力の関係を示す特
性図である。 ＋１１・・・放電管、ｃ２υ口・・・給電電極、（３）
・・・電源、（４）・・・放電空間、（７）・・・レー
ザ光、 （９１）・・・冷却水入口。 （９２）・・・冷却水出口 なお１図中同一符号は同−又は和尚部分を示す。
Claims (2)
- （１）誘電体よりなる放電管の外壁に密着させた一対の
給電電極に交流電圧を印加して上記放電管内のレーザガ
ス中で無声放電を起こし、レーザ光を発振させるものに
おいて、上記給電電極は内部で強制冷却された金属ブロ
ックよりなることを特徴とするガスレーザ装置。 - （２）金属ブロックは水冷されている特許請求の範囲第
１項記載のガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17911585A JPS6239083A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | ガスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17911585A JPS6239083A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | ガスレ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6239083A true JPS6239083A (ja) | 1987-02-20 |
Family
ID=16060270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17911585A Pending JPS6239083A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | ガスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6239083A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286376A (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Fanuc Ltd | ガスレーザ装置用放電管 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943583A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-03-10 | レロイ・ヴイ・サツタ−・ジユニア | ガスレ−ザ− |
-
1985
- 1985-08-14 JP JP17911585A patent/JPS6239083A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943583A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-03-10 | レロイ・ヴイ・サツタ−・ジユニア | ガスレ−ザ− |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01286376A (ja) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Fanuc Ltd | ガスレーザ装置用放電管 |
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