JPS6246992B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6246992B2 JPS6246992B2 JP648878A JP648878A JPS6246992B2 JP S6246992 B2 JPS6246992 B2 JP S6246992B2 JP 648878 A JP648878 A JP 648878A JP 648878 A JP648878 A JP 648878A JP S6246992 B2 JPS6246992 B2 JP S6246992B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- metal electrode
- laser
- electrode
- dielectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 34
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高出力無声放電形ガスレーザの改
良に関するものである。
良に関するものである。
まず、従来の無声放電式ガスレーザを三軸直交
形CO2レーザを例にとつて説明する。
形CO2レーザを例にとつて説明する。
第１図はその構成原理図であり、１は第２の金
属電極である接地金属電極、２は第１の金属電極
である高電圧金属電極で、放電面は誘電体３で完
全に覆われている。４は放電空間、５は変圧器、
６は高周波電源、７は全反射鏡、８は部分反射
鏡、９は冷却水循環ポンプ、１０は冷水器、１１
はイオン交換純水器である。
属電極である接地金属電極、２は第１の金属電極
である高電圧金属電極で、放電面は誘電体３で完
全に覆われている。４は放電空間、５は変圧器、
６は高周波電源、７は全反射鏡、８は部分反射
鏡、９は冷却水循環ポンプ、１０は冷水器、１１
はイオン交換純水器である。
上記の構成において、高電圧金属電極２に、高
周波電源６と変圧器５により交流高電圧が印加さ
れると、放電空間４に無声放電と呼ばれる安定な
放電が起る。この無声放電は、高電圧金属電極２
と接地金属電極１間に誘電体３を介して生じる交
流放電であるため、アーク放電に移行することな
く安定な放電が形成される。すなわち、誘電体３
はグロー放電からアーク放電への移行防止用の誘
電体である。放電空間４内で励起された分子によ
る光誘導輻射過程の説明は省略するが、放電空間
４内で無声放電が起ると、全反射鏡７と部分反射
鏡８により構成される共振器内でレーザ発振が起
り、部分反射鏡８よりレーザ光が出る。高電圧金
属電極２と誘電体３とは電気伝導度の小さい冷却
水で冷却され、誘電体３の温度上昇に起因する放
電破壊を防いでいる。イオン交換純水器１１は冷
却水の電気伝導度を小さくして高電圧金属電極２
からの電流漏洩を防ぐために必要である。なお、
図には示していないが、放電空間４のガスは接地
金属電極１と高電圧金属電極２間をレーザ光と直
角で、電極面に平行（放電方行と直角）な方向に
高速で流れている。
周波電源６と変圧器５により交流高電圧が印加さ
れると、放電空間４に無声放電と呼ばれる安定な
放電が起る。この無声放電は、高電圧金属電極２
と接地金属電極１間に誘電体３を介して生じる交
流放電であるため、アーク放電に移行することな
く安定な放電が形成される。すなわち、誘電体３
はグロー放電からアーク放電への移行防止用の誘
電体である。放電空間４内で励起された分子によ
る光誘導輻射過程の説明は省略するが、放電空間
４内で無声放電が起ると、全反射鏡７と部分反射
鏡８により構成される共振器内でレーザ発振が起
り、部分反射鏡８よりレーザ光が出る。高電圧金
属電極２と誘電体３とは電気伝導度の小さい冷却
水で冷却され、誘電体３の温度上昇に起因する放
電破壊を防いでいる。イオン交換純水器１１は冷
却水の電気伝導度を小さくして高電圧金属電極２
からの電流漏洩を防ぐために必要である。なお、
図には示していないが、放電空間４のガスは接地
金属電極１と高電圧金属電極２間をレーザ光と直
角で、電極面に平行（放電方行と直角）な方向に
高速で流れている。
従来の無声放電式ガスレーザ装置として三軸直
交形CO2レーザを説明したが、このようなレーザ
においては、ガス圧力を高く（200Torr以上）す
ると、放電電力の増加にともない放電が接地側金
属電極１側でフイラメント状に集中して、集中し
た部分の気体温度が上昇し、放電によるレーザ励
起の効率が悪くなる欠点がある。
交形CO2レーザを説明したが、このようなレーザ
においては、ガス圧力を高く（200Torr以上）す
ると、放電電力の増加にともない放電が接地側金
属電極１側でフイラメント状に集中して、集中し
た部分の気体温度が上昇し、放電によるレーザ励
起の効率が悪くなる欠点がある。
この発明は上記の事情を考慮し、接地側金属の
放電面に薄く誘電体または高抵抗率物質を被覆
し、放電空間４全域における放電の均一化と同時
にレーザ励起の効率上昇を計る目的でなされたも
のである。
放電面に薄く誘電体または高抵抗率物質を被覆
し、放電空間４全域における放電の均一化と同時
にレーザ励起の効率上昇を計る目的でなされたも
のである。
この発明の一実施例を以下に第２図Ａ，Ｂおよ
び第３図に基づいて説明する。
び第３図に基づいて説明する。
まず第２図Ａは従来の放電極構成の放電の観測
例で圧力300Torrにおけるものである。第２図Ｂ
はこの発明の実施例で、接地側金属電極１の上に
平均0.1mm厚の硬質ガラス被膜１２を焼きつけた
電極構成で、その場合の第２図Ａと同一放電条件
での放電の観測例が図示してある。硬質ガラス被
膜１２は必らずしも放電面全面を完全に覆つてい
る必要はなく、この実施例では被覆の不完全な直
径１mm程度の穴１２―１，１２―２，１２―３が
あり、この部分は接地側金属電極１側に放電が若
干集中するが、全放電領域に比較してこの部分の
領域は十分小さい状態である。
例で圧力300Torrにおけるものである。第２図Ｂ
はこの発明の実施例で、接地側金属電極１の上に
平均0.1mm厚の硬質ガラス被膜１２を焼きつけた
電極構成で、その場合の第２図Ａと同一放電条件
での放電の観測例が図示してある。硬質ガラス被
膜１２は必らずしも放電面全面を完全に覆つてい
る必要はなく、この実施例では被覆の不完全な直
径１mm程度の穴１２―１，１２―２，１２―３が
あり、この部分は接地側金属電極１側に放電が若
干集中するが、全放電領域に比較してこの部分の
領域は十分小さい状態である。
第３図は第２図Ａの電極とＢの電極での１パス
光増幅率（レーザ光が放電部を１回通過する場合
の光増幅率）の実測結果を比較対照して示したも
ので、Ａが第２図Ａの電極、Ｂが第２図Ｂの電極
のものである。
光増幅率（レーザ光が放電部を１回通過する場合
の光増幅率）の実測結果を比較対照して示したも
ので、Ａが第２図Ａの電極、Ｂが第２図Ｂの電極
のものである。
この第３図に示されるように、接地側金属電極
１に硬質ガラス被膜１２を被覆する効果は特に
200Torr以上の高圧力下の放電で著しく、特に
300TorrではＡの場合放電電力の増加にともない
１パス光増幅率が逆に低下したのが、Ｂではそれ
を完全に防いでいる。１パス光増幅率とレーザの
電力効率とはほぼ比例するので、この発明の効果
は結局レーザの電力効率を上昇させる結果をもた
らす。
１に硬質ガラス被膜１２を被覆する効果は特に
200Torr以上の高圧力下の放電で著しく、特に
300TorrではＡの場合放電電力の増加にともない
１パス光増幅率が逆に低下したのが、Ｂではそれ
を完全に防いでいる。１パス光増幅率とレーザの
電力効率とはほぼ比例するので、この発明の効果
は結局レーザの電力効率を上昇させる結果をもた
らす。
上記実施例で示したように、硬質ガラス被膜１
２は接地側金属電極１側で放電が過度に集中し、
それによる放電空間４での光増幅率の低下を防ぐ
目的で設けられるもので、特に完全に全表面を被
覆する必要はなく、層厚さもできるだけ薄いこと
が望ましい。その理由を次にのべる。
２は接地側金属電極１側で放電が過度に集中し、
それによる放電空間４での光増幅率の低下を防ぐ
目的で設けられるもので、特に完全に全表面を被
覆する必要はなく、層厚さもできるだけ薄いこと
が望ましい。その理由を次にのべる。
無声放電の放電電力は電源周波数に比例し、静
電容量に比例し、印加電圧に大体比例する。周波
数は実用的には10KHzが上限であり、印加電圧も
20KV程度が装置の絶縁耐圧上実用的上限であ
る。したがつて無声放電で電力を多く投入し十分
なレーザ励起を行なうには静電容量は可能な限り
大きくする必要がある。硬質ガラス被膜１２を厚
くするとこの部分の静電容量が小さくなり全体と
して静電容量が小さくなる。以上の理由で硬質ガ
ラス被膜１２の厚さは可能な限り薄いことが好ま
しく、被覆されていない部分が少しあつても構わ
ない。
電容量に比例し、印加電圧に大体比例する。周波
数は実用的には10KHzが上限であり、印加電圧も
20KV程度が装置の絶縁耐圧上実用的上限であ
る。したがつて無声放電で電力を多く投入し十分
なレーザ励起を行なうには静電容量は可能な限り
大きくする必要がある。硬質ガラス被膜１２を厚
くするとこの部分の静電容量が小さくなり全体と
して静電容量が小さくなる。以上の理由で硬質ガ
ラス被膜１２の厚さは可能な限り薄いことが好ま
しく、被覆されていない部分が少しあつても構わ
ない。
上記の事情は、無声放電の典型的使用例である
オゾナイザの、特にガラス２重管タイプのオゾナ
イザにおける、高・低電圧両側誘電体構造とは全
く異つている。オゾナイザでの放電空隙長は数mm
で、ここでは片側電極が金属であつても、両側が
誘電体であつても放電もオゾン発生の効率もほと
んど変化しない。両側電極を誘電体で構成する構
造は単に電極の対称性からくる設計上の便宜、な
らびに電極の耐圧を高める必要により成されてい
る。この場合両電極の誘電体とも高い耐電圧性が
要求されることは云うまでもない。
オゾナイザの、特にガラス２重管タイプのオゾナ
イザにおける、高・低電圧両側誘電体構造とは全
く異つている。オゾナイザでの放電空隙長は数mm
で、ここでは片側電極が金属であつても、両側が
誘電体であつても放電もオゾン発生の効率もほと
んど変化しない。両側電極を誘電体で構成する構
造は単に電極の対称性からくる設計上の便宜、な
らびに電極の耐圧を高める必要により成されてい
る。この場合両電極の誘電体とも高い耐電圧性が
要求されることは云うまでもない。
以上、この発明の一実施例について述べたが、
本発明の効果は以下にのべる方法でも発揮でき
る。
本発明の効果は以下にのべる方法でも発揮でき
る。
１ 接地側金属電極に若干の曲率がある。
２ 接地側金属電極の薄い被覆物質をセラミツク
とする。
とする。
３ 接地側金属電極の薄い被覆物質を高抵抗率を
有する物質、たとえばグラフアイトとする。
有する物質、たとえばグラフアイトとする。
４ 接地側金属電極の表面を抵抗率の高い状態、
すなわち焼結金属面とする。
すなわち焼結金属面とする。
５ 上記実施例での高電圧側および接地側を逆転
する。
する。
また、この発明はCO2レーザのみならず、N2紫
外線レーザ、Arレーザなどのレーザの放電励起
にも適用できる。
外線レーザ、Arレーザなどのレーザの放電励起
にも適用できる。
以上述べたように、この発明は、グロー放電か
らアーク放電への移行防止用の誘電体で放電面が
完全に覆われている第１の金属電極と、それに対
向する放電面を有する第２の金属電極とによつて
構成される無声放電電極部の前記第２の金属電極
を、静電容量が小さくならないような薄い膜厚の
誘電体あるいは高抵抗率物質により被覆する構造
としたので、放電の局部的集中を防ぎ、放電気体
の光増幅率の低下を防ぎ、最終的には効率の高い
レーザ装置を実現することができる。
らアーク放電への移行防止用の誘電体で放電面が
完全に覆われている第１の金属電極と、それに対
向する放電面を有する第２の金属電極とによつて
構成される無声放電電極部の前記第２の金属電極
を、静電容量が小さくならないような薄い膜厚の
誘電体あるいは高抵抗率物質により被覆する構造
としたので、放電の局部的集中を防ぎ、放電気体
の光増幅率の低下を防ぎ、最終的には効率の高い
レーザ装置を実現することができる。
さらに、前述の通り放電電力は静電容量に比例
する。従つて、放電電力の面積密度は電極部分の
誘電体の厚さに逆比例し、誘電体厚さの分布のば
らつきはそのまま放電電力密度のばらつきにな
る。
する。従つて、放電電力の面積密度は電極部分の
誘電体の厚さに逆比例し、誘電体厚さの分布のば
らつきはそのまま放電電力密度のばらつきにな
る。
均一な膜厚を有する被覆電極の製作は、極めて
高度な工程管理を要し、従つて高価なものとな
る。この発明においては、電力設計の面から最良
の誘電体厚さは第１の金属電極を覆う誘電体の厚
さによつて決定するものであるから、第１の金属
電極及び第２の金属電極の両方を誘電体で被覆し
て、誘電体の厚さを両電極の和として形成した装
置に比し、高価な電極が片側のみとなり、他方は
安価なものとなる上、誘電体の厚さのばらつきも
小さくなり、電力密度におけるばらつきも少なく
おさえ得る。即ち、コスト面とレーザ発振の技術
面において効果大である。
高度な工程管理を要し、従つて高価なものとな
る。この発明においては、電力設計の面から最良
の誘電体厚さは第１の金属電極を覆う誘電体の厚
さによつて決定するものであるから、第１の金属
電極及び第２の金属電極の両方を誘電体で被覆し
て、誘電体の厚さを両電極の和として形成した装
置に比し、高価な電極が片側のみとなり、他方は
安価なものとなる上、誘電体の厚さのばらつきも
小さくなり、電力密度におけるばらつきも少なく
おさえ得る。即ち、コスト面とレーザ発振の技術
面において効果大である。
第１図は従来の無声放電形レーザとして、三軸
直交形CO2レーザを示す構成原理図、第２図Ａは
従来のレーザの電極部拡大断面と放電の観測図、
第２図Ｂはこの発明による無声放電形レーザの電
極部拡大断面と放電の観測図、第３図は放電電力
と１パス光増幅率の関係を従来形電極とこの発明
の実施例を比較対照して示す図である。なお、図
中同一符号は同一または相当部分を示す。 １…接地側金属電極、２…高圧側金属電極、３
……誘電体、４…放電空間、１２…硬質ガラス被
膜。
直交形CO2レーザを示す構成原理図、第２図Ａは
従来のレーザの電極部拡大断面と放電の観測図、
第２図Ｂはこの発明による無声放電形レーザの電
極部拡大断面と放電の観測図、第３図は放電電力
と１パス光増幅率の関係を従来形電極とこの発明
の実施例を比較対照して示す図である。なお、図
中同一符号は同一または相当部分を示す。 １…接地側金属電極、２…高圧側金属電極、３
……誘電体、４…放電空間、１２…硬質ガラス被
膜。
Claims (1)
- １ グロー放電からアーク放電への移行防止用の
誘電体で放電面が完全に覆われている第１の金属
電極と、この第１の金属電極に対向する放電面を
有し、かつ電極面への放電集中の分散用としての
静電容量が小さくならないような薄い膜厚の誘電
体あるいは高抵抗率物質により前記放電面の全部
あるいは大部分が覆われている第２の金属電極と
を備えた無声放電形ガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP648878A JPS54100286A (en) | 1978-01-24 | 1978-01-24 | Silent discharge type gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP648878A JPS54100286A (en) | 1978-01-24 | 1978-01-24 | Silent discharge type gas laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54100286A JPS54100286A (en) | 1979-08-07 |
| JPS6246992B2 true JPS6246992B2 (ja) | 1987-10-06 |
Family
ID=11639851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP648878A Granted JPS54100286A (en) | 1978-01-24 | 1978-01-24 | Silent discharge type gas laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54100286A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7006546B2 (en) * | 2000-03-15 | 2006-02-28 | Komatsu Ltd. | Gas laser electrode, laser chamber employing the electrode, and gas laser device |
-
1978
- 1978-01-24 JP JP648878A patent/JPS54100286A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54100286A (en) | 1979-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5479428A (en) | Laser apparatus | |
| US4247829A (en) | Silent discharge type gas laser device | |
| JP3399517B2 (ja) | 紫外線を放出するガスレーザ装置 | |
| US4677637A (en) | TE laser amplifier | |
| JPS6310597B2 (ja) | ||
| JPS6246992B2 (ja) | ||
| US7215695B2 (en) | Discharge excitation type pulse laser apparatus | |
| JPS639393B2 (ja) | ||
| JP2002510883A (ja) | アーク抑圧手段を含む電極アセンブリを有するレーザー | |
| US4606035A (en) | Lateral excitation type gas laser | |
| US5740195A (en) | Temperature compensated resistive laser electrode assembly | |
| US4817107A (en) | Laser plasma chamber | |
| JP3088579B2 (ja) | レーザ装置 | |
| JPS6245717B2 (ja) | ||
| JPS639395B2 (ja) | ||
| JPH038381A (ja) | ガスレーザ装置 | |
| JPS5850786A (ja) | 横方向励起型ガスレ−ザ装置 | |
| JPS6310915B2 (ja) | ||
| JPS5846687A (ja) | ガス循環型レ−ザ | |
| JPS5917871B2 (ja) | ガスレ−ザ装置 | |
| JPH02281671A (ja) | ガスレーザ発振装置 | |
| JPS5849644Y2 (ja) | 導波型ガスレ−ザ管 | |
| JPS60260171A (ja) | ガスレ−ザ発振器 | |
| JPH0225268B2 (ja) | ||
| JPH05327087A (ja) | レーザ装置の放電安定化構造 |