JPS6281781A - 炭酸ガスレ−ザ装置 - Google Patents
炭酸ガスレ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS6281781A JPS6281781A JP22187085A JP22187085A JPS6281781A JP S6281781 A JPS6281781 A JP S6281781A JP 22187085 A JP22187085 A JP 22187085A JP 22187085 A JP22187085 A JP 22187085A JP S6281781 A JPS6281781 A JP S6281781A
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- Japan
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- laser
- discharge
- carbon dioxide
- gas flow
- glow
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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
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、炭酸ガスレーザ装置に関するものである。
一般に大出力の炭酸ガスレーザ装置は、炭酸ガスを含む
気体をレーザ風洞内に送Ｍｔ機で高速に循還させ、対向
した電極間でグロー放電を発生させ、その両端にミラー
を配置した光共振器でレーザ光を発生させている。その
際、グロー放電を空間的に均一に安定して点孤する必要
があるため９通常は陰極を多数のピン状電極として分散
して配置し、それぞれのピン状電極に放電安定化用イン
ピーダンスを接続して電流を制限している。
気体をレーザ風洞内に送Ｍｔ機で高速に循還させ、対向
した電極間でグロー放電を発生させ、その両端にミラー
を配置した光共振器でレーザ光を発生させている。その
際、グロー放電を空間的に均一に安定して点孤する必要
があるため９通常は陰極を多数のピン状電極として分散
して配置し、それぞれのピン状電極に放電安定化用イン
ピーダンスを接続して電流を制限している。
このような炭酸ガスレーザ装置の構成の一例をさらに図
面を参照して説明する。第３図において、環状に形成さ
れているレーザ風洞１内シこはガス流２の上流側に複数
の陰極３と下流側に陽極４が所定間隔で配置され１分割
された陰極３にはそれぞれに放電安定化用インピーダン
ス５を接続し、又、レーザ風洞１内の下方には熱交換器
６及び送風機７が配設されてガス流２を冷却して循還し
、レーザ風洞ｌの両側には光共振器８ａ、 ８ｂが配設
されている。
面を参照して説明する。第３図において、環状に形成さ
れているレーザ風洞１内シこはガス流２の上流側に複数
の陰極３と下流側に陽極４が所定間隔で配置され１分割
された陰極３にはそれぞれに放電安定化用インピーダン
ス５を接続し、又、レーザ風洞１内の下方には熱交換器
６及び送風機７が配設されてガス流２を冷却して循還し
、レーザ風洞ｌの両側には光共振器８ａ、 ８ｂが配設
されている。
しかして、動作時には、陰極３及び陽極４間にグロー放
電９が発生し、光共振器８ａ、 ８ｂの作用でレーザ発
振が起すレーザ光の出力が得られる。
電９が発生し、光共振器８ａ、 ８ｂの作用でレーザ発
振が起すレーザ光の出力が得られる。
このような従来の炭酸ガスレーザ装置では、グロー放電
をできるだけ均一に放電空間内に点孤するため陰極３を
千鳥状に配置していたが、グロー放電電流が増加すると
共に陰極３上に点孤する負グロー面積がガス流の方向と
逆の方向に増大していくため、陰極３と陽極４間に発生
するグロー放電は、各分割陰極に応じて空間的に分割さ
れるようになり、空間の電力密度に高い部分と低い部分
が生ずる。
をできるだけ均一に放電空間内に点孤するため陰極３を
千鳥状に配置していたが、グロー放電電流が増加すると
共に陰極３上に点孤する負グロー面積がガス流の方向と
逆の方向に増大していくため、陰極３と陽極４間に発生
するグロー放電は、各分割陰極に応じて空間的に分割さ
れるようになり、空間の電力密度に高い部分と低い部分
が生ずる。
このため、放電電力の入力限界を決定する放電不安定性
は、電力密度の高い部分で発生し全体としての放電電力
が低くおさえられていた。又、レーザ光の空間的強度分
布を一様とするために放電の空間的均一性の高いガス流
の下流側の陽極近傍に光共振器８ａ、 ８ｂを配設して
いるから、レーザ光のビーム直径を大きくすることが困
難で、大出力レーザでは光共振器を構成するミラーの寿
命に問題が生じており、同時に励起されたレーザ媒質全
てを利用することができず、レーザ発振効率を高くする
ことが困難となっていた。
は、電力密度の高い部分で発生し全体としての放電電力
が低くおさえられていた。又、レーザ光の空間的強度分
布を一様とするために放電の空間的均一性の高いガス流
の下流側の陽極近傍に光共振器８ａ、 ８ｂを配設して
いるから、レーザ光のビーム直径を大きくすることが困
難で、大出力レーザでは光共振器を構成するミラーの寿
命に問題が生じており、同時に励起されたレーザ媒質全
てを利用することができず、レーザ発振効率を高くする
ことが困難となっていた。
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、空間
的強度分布の対称性に優れた大出力のレーザ光を発生す
ることができる高効率の炭酸ガスレーザ装置を提供する
ことを目的とするものである。
的強度分布の対称性に優れた大出力のレーザ光を発生す
ることができる高効率の炭酸ガスレーザ装置を提供する
ことを目的とするものである。
本発明は、環状に形成されかつ断面を円形としたレーザ
風洞内に、中心部に管状の陰極を配設し、この陰極と同
軸状でかつガス流の方向に沿って分割した円筒状の陽極
を配設し、ガス流の方向と直、交する方向にグロー放電
を発生させ、放電開始用電極によって常にガス流の上流
側を起点としてグロー放電を点孤し、ガス流の上流側の
グロー放電がガス流の下流側のグロー放電＆立対して予
備電離効果を有するようにして放電収縮の発生する放電
電力密度を高くシ、グロー放電電流の増減に伴なって変
化するグロー放電の発生する範囲がガス流の方向に増減
するため、グロー放重電流値によらずレーザ光を励起す
るレーザ光の方向と直交する断面のグロー放電は空間的
に均一となり、かつガス流の方向に複数設けた陰極上の
ガス供給孔から低温のレーザガスを供給して、ガス流の
下流側の両電極間の温度を下げて発振効率がガス流の下
流側で低下するのを防止し、又、光共振器を構成する全
反射ミラーを中央部と周辺部でそのレーザ光に対する反
射角度を２段に異ならせることにより、小出力から大出
力までレーザ光の空間的強度分布の対称性を良好に維持
し、さらにガス流の方向とレーザ光の方向が同方向のた
め励起したレーザ媒質から効率良くレーザ光を発生させ
ることができるようにした大出力の炭酸ガスレーザ装置
である。
風洞内に、中心部に管状の陰極を配設し、この陰極と同
軸状でかつガス流の方向に沿って分割した円筒状の陽極
を配設し、ガス流の方向と直、交する方向にグロー放電
を発生させ、放電開始用電極によって常にガス流の上流
側を起点としてグロー放電を点孤し、ガス流の上流側の
グロー放電がガス流の下流側のグロー放電＆立対して予
備電離効果を有するようにして放電収縮の発生する放電
電力密度を高くシ、グロー放電電流の増減に伴なって変
化するグロー放電の発生する範囲がガス流の方向に増減
するため、グロー放重電流値によらずレーザ光を励起す
るレーザ光の方向と直交する断面のグロー放電は空間的
に均一となり、かつガス流の方向に複数設けた陰極上の
ガス供給孔から低温のレーザガスを供給して、ガス流の
下流側の両電極間の温度を下げて発振効率がガス流の下
流側で低下するのを防止し、又、光共振器を構成する全
反射ミラーを中央部と周辺部でそのレーザ光に対する反
射角度を２段に異ならせることにより、小出力から大出
力までレーザ光の空間的強度分布の対称性を良好に維持
し、さらにガス流の方向とレーザ光の方向が同方向のた
め励起したレーザ媒質から効率良くレーザ光を発生させ
ることができるようにした大出力の炭酸ガスレーザ装置
である。
以下、本発明の炭酸ガスレーザ装置の一実施例を図面を
参照して説明する。なお、第３図と同一部分には同符号
を付し、重複した説明は省略する。
参照して説明する。なお、第３図と同一部分には同符号
を付し、重複した説明は省略する。
第１図及び第２図において、炭酸ガスレーザ装置１０は
、環状に形成されかつ断面を円形としたレーザ風洞１１
と、このレーザ風洞１１の略中心部に配設され、ガス流
２の上流側を開口し下流側を閉じた管状としかつ軸方向
に沿って表面に複数のガス連通孔Ｔ２ａを設けた１ｔｌ
ｉ１２と、 このＭ極Ｉ２と同軸状でレーザ風洞１１内
に配設され、ガス流２の方向に沿って複数に分割されか
つ互に絶縁された円筒状の陽極１３と、陰極１２と同心
上でレーザ風８８１１１の側部の開口部に設けられ１周
辺部を凹状の円錐面とし中央部を先端面が陰極１２と略
同径の凸状の円錐面とした全反射ミラー１４ａ及びこの
全反射ミラー１４ａと略同径でかっ略平面状とした半透
過ミラー１４ｂで構成される光共振器１４と、陰極１２
と同軸状でかつ陽極１３に対しガス流２の上流側となる
ようにレーザ風洞ｌｌ内に配設され、内側に鋭角とした
先端部１５ａを有する環状の放電開始用電極１５と、電
ｒＸ＜図示しない）と各陽極１３の間に接続される安定
化インピーダンスエ６と、このインピーダンス１６より
十分大きいインピーダンスで電源（図示しない）と放電
開始用電極１５の間に接続される放電安定化インピーダ
ンス１７がら構成され、レーザ風洞１１内は熱交換器６
と送風機７により電極間で発生するグロー放電で加熱さ
れたガス流２を冷やし循還するようになっている。なお
、放電開始用電極１５は、電極間に発生するグロー放電
の点弧範囲外の位置に設ける。
、環状に形成されかつ断面を円形としたレーザ風洞１１
と、このレーザ風洞１１の略中心部に配設され、ガス流
２の上流側を開口し下流側を閉じた管状としかつ軸方向
に沿って表面に複数のガス連通孔Ｔ２ａを設けた１ｔｌ
ｉ１２と、 このＭ極Ｉ２と同軸状でレーザ風洞１１内
に配設され、ガス流２の方向に沿って複数に分割されか
つ互に絶縁された円筒状の陽極１３と、陰極１２と同心
上でレーザ風８８１１１の側部の開口部に設けられ１周
辺部を凹状の円錐面とし中央部を先端面が陰極１２と略
同径の凸状の円錐面とした全反射ミラー１４ａ及びこの
全反射ミラー１４ａと略同径でかっ略平面状とした半透
過ミラー１４ｂで構成される光共振器１４と、陰極１２
と同軸状でかつ陽極１３に対しガス流２の上流側となる
ようにレーザ風洞ｌｌ内に配設され、内側に鋭角とした
先端部１５ａを有する環状の放電開始用電極１５と、電
ｒＸ＜図示しない）と各陽極１３の間に接続される安定
化インピーダンスエ６と、このインピーダンス１６より
十分大きいインピーダンスで電源（図示しない）と放電
開始用電極１５の間に接続される放電安定化インピーダ
ンス１７がら構成され、レーザ風洞１１内は熱交換器６
と送風機７により電極間で発生するグロー放電で加熱さ
れたガス流２を冷やし循還するようになっている。なお
、放電開始用電極１５は、電極間に発生するグロー放電
の点弧範囲外の位置に設ける。
次に、以上のように構成された炭酸ガスレーザ装置の作
用を説明する。放電開始時には放電開始用型ｊ！ｉｌｓ
の内側の先端部１５ａが鋭角となっているから、放電開
始用電極１５の近傍の電界強度が大きくなり、まず放電
開始用電極１５と陰極１２間にグロー放電が点孤する。
用を説明する。放電開始時には放電開始用型ｊ！ｉｌｓ
の内側の先端部１５ａが鋭角となっているから、放電開
始用電極１５の近傍の電界強度が大きくなり、まず放電
開始用電極１５と陰極１２間にグロー放電が点孤する。
これによって、放電開始電圧を放電開始用電極１５のな
い場合の１７２程度に下げることができた。放電開始用
電極１５に接続した安定化インピーダンス１７は、陽極
１３に接続した安定化インピーダンス１６よりも十分大
きいため、グロー電流の増大に伴いグロー放電９は陰極
１２と陽極１３間に点孤するようになる。負グロー面積
はグロー電流値と比例関係にあるから、電流の増大に伴
って負グローは、ガス流２の下流方向に伸びグロー電流
値に応じてグロー放電の点弧領域が広がって行く。この
ため、従来の炭酸ガスレーザ装置とは異なり、空間の電
力密度が局部的に増大することなく放電電流値に応じて
放電空間が広がって行く。従来の電極分割数に比例する
と、数分の−の分割数でより空間的に一様なグロー放電
を発生させることができるようになった。又、ガス流２
の上流側の陰極１２と陽極１３間に発生するグロー放電
は、ガス流２の下流側のグロー放電に対して予備放電と
して作用するため、下流側のグロー放電電力密度の空間
的一様性がさらに向上し、放電収縮の発生する放電入力
電力の限界値を高くすることができた。 さらに、ガス
供給孔１２ａがら陰極１２と陽極１３間に温度の低いレ
ーザガスを供給することにより、特にガス流２の下流側
の温度上昇を防ぎレーザ発振効率の低下を防ぐことがで
きた。一方、光共振器１４を構成する全反射ミラー１４
ａのレーザ光１８（７対ずろ反射角を中央部と周辺部で
２段に異らシーでいるから、レーザ風洞１１の中央部に
配設されている陰極１２にレーザ光１８が反射すること
なく、ｌ１３極１２とｙＶｈ極１極間３間起分子がら効
率良くレーザ光１８を発振させることができる。同時に
対称性にダれたレーザ光１８を出力することができるよ
うになった。又、ガス流２の方向とレーザ光１８の励起
方向が一致しているため、放電部下流側の励起分子も有
効にレーザ発振に寄与させることができ、放電面積とレ
ーザ光１８の励起断面積が略等しいことに加えてレーザ
発振効率が高く保たれている。
い場合の１７２程度に下げることができた。放電開始用
電極１５に接続した安定化インピーダンス１７は、陽極
１３に接続した安定化インピーダンス１６よりも十分大
きいため、グロー電流の増大に伴いグロー放電９は陰極
１２と陽極１３間に点孤するようになる。負グロー面積
はグロー電流値と比例関係にあるから、電流の増大に伴
って負グローは、ガス流２の下流方向に伸びグロー電流
値に応じてグロー放電の点弧領域が広がって行く。この
ため、従来の炭酸ガスレーザ装置とは異なり、空間の電
力密度が局部的に増大することなく放電電流値に応じて
放電空間が広がって行く。従来の電極分割数に比例する
と、数分の−の分割数でより空間的に一様なグロー放電
を発生させることができるようになった。又、ガス流２
の上流側の陰極１２と陽極１３間に発生するグロー放電
は、ガス流２の下流側のグロー放電に対して予備放電と
して作用するため、下流側のグロー放電電力密度の空間
的一様性がさらに向上し、放電収縮の発生する放電入力
電力の限界値を高くすることができた。 さらに、ガス
供給孔１２ａがら陰極１２と陽極１３間に温度の低いレ
ーザガスを供給することにより、特にガス流２の下流側
の温度上昇を防ぎレーザ発振効率の低下を防ぐことがで
きた。一方、光共振器１４を構成する全反射ミラー１４
ａのレーザ光１８（７対ずろ反射角を中央部と周辺部で
２段に異らシーでいるから、レーザ風洞１１の中央部に
配設されている陰極１２にレーザ光１８が反射すること
なく、ｌ１３極１２とｙＶｈ極１極間３間起分子がら効
率良くレーザ光１８を発振させることができる。同時に
対称性にダれたレーザ光１８を出力することができるよ
うになった。又、ガス流２の方向とレーザ光１８の励起
方向が一致しているため、放電部下流側の励起分子も有
効にレーザ発振に寄与させることができ、放電面積とレ
ーザ光１８の励起断面積が略等しいことに加えてレーザ
発振効率が高く保たれている。
以上により、陰極１２と陽極１３ｒｕｊに注入可能２−
゛単位体積当りの電力値は約２倍から３倍となり、がっ
レーザ光１８の励起効率が高い大出力のレーザ光１８を
励起することができるようになった。
゛単位体積当りの電力値は約２倍から３倍となり、がっ
レーザ光１８の励起効率が高い大出力のレーザ光１８を
励起することができるようになった。
本発明は、以上のように構成されているから。
空間的強度分布の対称性に優れた大出方のレーザ光を発
生することができる高効率の炭酸ガスレーザ装置を提供
することができる。
生することができる高効率の炭酸ガスレーザ装置を提供
することができる。
第１図は本発明の炭酸ガスレーザ装置の一実施例を示す
断面図、第２図は本発明の一実施例の要部を示す斜視図
、第３図は従来の炭酸ガスレーザ装置を一部切断して示
す斜視図である。 ２・・・ガス流 ９・・・グロー放電ｌｌ・・
・レーザ風洞 １２・・・陰極１３・・・陽極
１４ａ、１４ｂ・・・反射ミラー１５・・・放
電開始用電極 １６、１７・・・放電安定化用インピーダンス１８・・
・レーザ光 代理人 弁理士 猪股祥晃（ほか１名）第 １ 図 第２図 第 ３ 図
断面図、第２図は本発明の一実施例の要部を示す斜視図
、第３図は従来の炭酸ガスレーザ装置を一部切断して示
す斜視図である。 ２・・・ガス流 ９・・・グロー放電ｌｌ・・
・レーザ風洞 １２・・・陰極１３・・・陽極
１４ａ、１４ｂ・・・反射ミラー１５・・・放
電開始用電極 １６、１７・・・放電安定化用インピーダンス１８・・
・レーザ光 代理人 弁理士 猪股祥晃（ほか１名）第 １ 図 第２図 第 ３ 図
Claims (5)
- （１）内部に一対の電極を配設したレーザ風洞に光共振
器を配設し、このレーザ風洞内に炭酸ガスをレーザガス
を高速循還させてグロー放電を発生させる炭酸ガスレー
ザ装置において、前記一対の電極を、レーザ光を励起す
るガス流とレーザ光の方向が同方向となり、かつグロー
放電の方向が前記ガス流とレーザ光の方向とそれぞれ直
交するように同軸状に配置され、少なくとも一方は前記
ガス流の方向に沿って複数に分割され、それぞれの分割
電極に放電安定化用インピーダンスを接続したことを特
徴とする炭酸ガスレーザ装置。 - （２）分割電極を、レーザ風洞の中心部に配設された一
体形状の陰極と同軸状に配置しかつ円筒状とした特許請
求の範囲第１項記載の炭酸ガスレーザ装置。 - （３）陰極を、内部にレーザガスの流通路を設けると共
に表面にレーザ風洞内にレーザガスを供給するガス供給
孔をガス流の方向に沿って複数設けた特許請求の範囲第
１項記載の炭酸ガスレーザ装置。 - （４）放電開始用電極を、一対の電極に対しガス流の上
流側でかつグロー放電の発生する範囲外に設けた特許請
求の範囲第１項記載の炭酸ガスレーザ装置。 - （５）光共振器を構成する反射ミラーを、半透過ミラー
と全反射ミラーで構成すると共に全反射ミラーの中央部
と周辺部のレーザ光に対する反射角を相異させた特許請
求の範囲第１項記載の炭酸ガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22187085A JPS6281781A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 炭酸ガスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22187085A JPS6281781A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 炭酸ガスレ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281781A true JPS6281781A (ja) | 1987-04-15 |
Family
ID=16773468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22187085A Pending JPS6281781A (ja) | 1985-10-07 | 1985-10-07 | 炭酸ガスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281781A (ja) |
-
1985
- 1985-10-07 JP JP22187085A patent/JPS6281781A/ja active Pending
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