JPS63116479A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents
ガスレ−ザ装置Info
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- JPS63116479A JPS63116479A JP26332686A JP26332686A JPS63116479A JP S63116479 A JPS63116479 A JP S63116479A JP 26332686 A JP26332686 A JP 26332686A JP 26332686 A JP26332686 A JP 26332686A JP S63116479 A JPS63116479 A JP S63116479A
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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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明はガスレーザ装置、４？に無声放電励起式のガ
スレーザに３ける！極の構造に関するものである。
スレーザに３ける！極の構造に関するものである。
従来、この種の装置として１例えば特開昭５５−１５４
７９０号公報ｆこ示すｃｏ２レーザ装置がある。
７９０号公報ｆこ示すｃｏ２レーザ装置がある。
第５図（ａｌ 、 （１））は各々このようなＣ０２レ
ーザ装誼の代表的な方式である三軸直交凰、即ち、レー
ザガス流方向、放電方向、レーザ光軸方向かお互いに直
焚するｃｏ２レーザ装置を示す縦断構成図及び横断面構
成図である。
ーザ装誼の代表的な方式である三軸直交凰、即ち、レー
ザガス流方向、放電方向、レーザ光軸方向かお互いに直
焚するｃｏ２レーザ装置を示す縦断構成図及び横断面構
成図である。
因ｌこおいて、（１ａ八（１ｂ）は対向して配置された
一対の無声放電電極、（２）は放電ギャップ、（３）は
レーザガス循環用ブロア、（４）は熱交換器、（５）は
筐体。
一対の無声放電電極、（２）は放電ギャップ、（３）は
レーザガス循環用ブロア、（４）は熱交換器、（５）は
筐体。
（６）はブッシング、（７）は交流電源、（８１は全反
射鏡。
射鏡。
（９）は部分透過鏡、α１はレーザ光である。
次Ｉこ動作について説明する。無声放′ｆＩＬｔ極（１
ａＪ。
ａＪ。
（１ｂ）の間にブッシング（６）を介して交流電源（７
）から交流高電圧を印加すると、放電ギャップ（２）で
無声放’ｔ、＝呼ばれる放電が生成される。筐体（５）
の中には数＋ＴＯＯｒ〜百数＋ＴＯｒｒのＣＯ２、Ｎ２
、 Ｈｅ力）ら成るレーザガスが封入されており、無
声放電によりレーザガス中のｃｏ２分子が励起され２％
定の撮動準位間に反転分布（Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ １
ｎｖｅｒｓｉｏｎ）を生じるため、この放電励起部の放
電ギャップ（２）の間に全反射鏡（８）と過当な透過率
を有する部分透過鏡（９）七を対向して配置させると１
部分反射鏡（９）からレーザ光αＧか出てくる。
）から交流高電圧を印加すると、放電ギャップ（２）で
無声放’ｔ、＝呼ばれる放電が生成される。筐体（５）
の中には数＋ＴＯＯｒ〜百数＋ＴＯｒｒのＣＯ２、Ｎ２
、 Ｈｅ力）ら成るレーザガスが封入されており、無
声放電によりレーザガス中のｃｏ２分子が励起され２％
定の撮動準位間に反転分布（Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ １
ｎｖｅｒｓｉｏｎ）を生じるため、この放電励起部の放
電ギャップ（２）の間に全反射鏡（８）と過当な透過率
を有する部分透過鏡（９）七を対向して配置させると１
部分反射鏡（９）からレーザ光αＧか出てくる。
放電により発生する熱により、放電励起部のカス温度か
高くなると、上述の反転分布力３効早よく行なわれなく
なる。この熱をレーザガスｉｔこより運び去るためにプ
ロア（３）により、レーザガスを熱交換器（４）を介し
て筐体（５）内を循環させている。通常放電ギャップ（
２）でのガス流速は数十ｍ ／ ｓｅｅである。
高くなると、上述の反転分布力３効早よく行なわれなく
なる。この熱をレーザガスｉｔこより運び去るためにプ
ロア（３）により、レーザガスを熱交換器（４）を介し
て筐体（５）内を循環させている。通常放電ギャップ（
２）でのガス流速は数十ｍ ／ ｓｅｅである。
以上かガスレーザ装置の動作原理であるが、無声放電電
極（１す、（１ｂ、ｌの構造について欠に詳しく説明す
る。第６図は従来のＣ○２レーザ装置の電極構造を示す
横断面図であり、第６図（ａ）及び（ｂ）は各々角形電
極及び丸形を極のものを示し、それぞれ同じ動作をする
。
極（１す、（１ｂ、ｌの構造について欠に詳しく説明す
る。第６図は従来のＣ○２レーザ装置の電極構造を示す
横断面図であり、第６図（ａ）及び（ｂ）は各々角形電
極及び丸形を極のものを示し、それぞれ同じ動作をする
。
図において、住９は鉄パイプで構成された金属電極、
（ｌＺは鉄パイプσυの表面に設けられたガラス等誘電
体で、１順程度の厚さで均一にライニングされている。
（ｌＺは鉄パイプσυの表面に設けられたガラス等誘電
体で、１順程度の厚さで均一にライニングされている。
α３は鉄パイプαυの内部を流れる冷卸水。
αＪは放電部制限用の絶縁物、αＳはカス流方向を示す
Ｏ 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の無声放電式ｃｏ２レーザ装置は以上のように構成
されており、無声放電は第６図に示すように、放電の端
の部分鵠に放ｔが集中していることが観測される。これ
は端の部分の電界が中央部よりも強いためである。さら
に詳しい放電の観測によれば、端部の放電は中央部で見
られるようなグロー状の拡散凰の放電ではなく、フィラ
メント状の放電の混在したもので、レーザ発振には不適
当な放電であることが判っている。
Ｏ 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の無声放電式ｃｏ２レーザ装置は以上のように構成
されており、無声放電は第６図に示すように、放電の端
の部分鵠に放ｔが集中していることが観測される。これ
は端の部分の電界が中央部よりも強いためである。さら
に詳しい放電の観測によれば、端部の放電は中央部で見
られるようなグロー状の拡散凰の放電ではなく、フィラ
メント状の放電の混在したもので、レーザ発振には不適
当な放電であることが判っている。
放電励起の部分の放電がこのように一様でなくなると、
レーザ光のビームモード（形状）が歪んでしまい、均一
な高品質ビームが得られない。さらに端に放電が集中し
ているため、誘電体α２の端の部分が絶縁破壊しやすく
信頼性のないものとなる。このため、従来では放電ギャ
ップ（２）でのガス流速を増大させて、放％を安定化さ
せ、上記のような欠点を除去しようとしていた２５３．
端部での放電の集中はカス流速の増大により緩和される
ものの完全に均一な放電分布は得られなかった。
レーザ光のビームモード（形状）が歪んでしまい、均一
な高品質ビームが得られない。さらに端に放電が集中し
ているため、誘電体α２の端の部分が絶縁破壊しやすく
信頼性のないものとなる。このため、従来では放電ギャ
ップ（２）でのガス流速を増大させて、放％を安定化さ
せ、上記のような欠点を除去しようとしていた２５３．
端部での放電の集中はカス流速の増大により緩和される
ものの完全に均一な放電分布は得られなかった。
ところで、ガス流速を増大させると、放電により生じた
反転分布されたｃｏ２分子はカス流により流されるため
、レーザの発振効率（レーザ出力／放電入カッは低下す
る。一方、前述したレーザガス温度上昇による反転分布
形成の効率低下を防ぐため、ある程度以上のガス流速を
流さなければならない。従ってレーザ発振効率は両者の
かねあいで決まり、これらの関係を調べた実験結果の一
例を第７図に示す。
反転分布されたｃｏ２分子はカス流により流されるため
、レーザの発振効率（レーザ出力／放電入カッは低下す
る。一方、前述したレーザガス温度上昇による反転分布
形成の効率低下を防ぐため、ある程度以上のガス流速を
流さなければならない。従ってレーザ発振効率は両者の
かねあいで決まり、これらの関係を調べた実験結果の一
例を第７図に示す。
従来のガスレーザ装置では上述の端部での放電の集中を
緩和させるためｆこ動作条件は第７図の領域（Ａ）、即
ち５０〜８０ｍ／ｓｅｅの動作条件としていた。従って
、第７図の実験結果から明らかなように、この動作条件
は発振効率Ｅこ対してはマイナスの効果を表す条件とな
っていた。
緩和させるためｆこ動作条件は第７図の領域（Ａ）、即
ち５０〜８０ｍ／ｓｅｅの動作条件としていた。従って
、第７図の実験結果から明らかなように、この動作条件
は発振効率Ｅこ対してはマイナスの効果を表す条件とな
っていた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、端部への放電集中を無くシ。
たもので、端部への放電集中を無くシ。
均一な放電を、圓カス流速で得ることができ、高品質ビ
ーム、高信頼性、高効率のガスレーザ装置を得ることを
目的とする。
ーム、高信頼性、高効率のガスレーザ装置を得ることを
目的とする。
この発明に係るガスレーザ装置は、誘電体の厚みを放電
面中央部より放電面端部が厚くなるようにしたものであ
る。
面中央部より放電面端部が厚くなるようにしたものであ
る。
この発明における誘電体は厚み分布を有しており、これ
は無声放電の放電入力が誘電体の静電容量に比例するこ
とから考案されたもので、放電の集中する場所には電力
が入らないように厚さを増し、均一な放電を得るもので
ある。
は無声放電の放電入力が誘電体の静電容量に比例するこ
とから考案されたもので、放電の集中する場所には電力
が入らないように厚さを増し、均一な放電を得るもので
ある。
以下、この発明の実症例を図について説明する。
第１図はこの発明の一笑施例に係る無声放電電極部分を
示す断面構成図であり２図において、 （１１１は給電
用の一対の金属電極、 ＣＬＺは金属電極αυの各対向
面に設けられたガラスやセラミック等の誘電体であり、
放電面端部（１２１）の厚みが中央部（１２２）の厚み
より厚くなっている。
示す断面構成図であり２図において、 （１１１は給電
用の一対の金属電極、 ＣＬＺは金属電極αυの各対向
面に設けられたガラスやセラミック等の誘電体であり、
放電面端部（１２１）の厚みが中央部（１２２）の厚み
より厚くなっている。
この無声放電電極（１す、（１ｂ）は金属を極（ｉｌｌ
にガラスを図のようにライニングしたものや、セラミッ
クやガラス板を溝堀加工して金属電極Ｉに密着あるいは
導’ｍ注接着剤で接層したものである。
にガラスを図のようにライニングしたものや、セラミッ
クやガラス板を溝堀加工して金属電極Ｉに密着あるいは
導’ｍ注接着剤で接層したものである。
ここで、誘電体の静電容量Ｏｇは誘電体の厚みをｔとす
るとＣ！ｇ（Ｋｌ／ｌである。また、無声放電の放電人
力Ｗ（１はＷｄ ｃＩ：Ｃｇであり、上式からＷｄｏｃ
１／ｌとなり、誘電体の厚みｔか大きいほどｗ６は小さ
くなることがわかる。
るとＣ！ｇ（Ｋｌ／ｌである。また、無声放電の放電人
力Ｗ（１はＷｄ ｃＩ：Ｃｇであり、上式からＷｄｏｃ
１／ｌとなり、誘電体の厚みｔか大きいほどｗ６は小さ
くなることがわかる。
従って、第１図のような誘′１体構造にして、又流電源
（７）より又ａ電圧を印加すれは、放電励起部の端部附
近の放電人力Ｗｄは計算上小さくなる。
（７）より又ａ電圧を印加すれは、放電励起部の端部附
近の放電人力Ｗｄは計算上小さくなる。
しかし、このような構造をした電極（１す、（１ｂ）で
放電させると均一な放ｔが得られ、レーザ励起用放電と
しては理想的なものとなった。
放電させると均一な放ｔが得られ、レーザ励起用放電と
しては理想的なものとなった。
これは放電の端部は電界がある程度集中するので、放電
人力Ｗｄは大きくなろうとするが、誘電体の厚み分布に
よりＷｄの増大を抑える方向も働き、その結果１両者が
打ち消し合って均一な放電が得られたものと考えられる
。
人力Ｗｄは大きくなろうとするが、誘電体の厚み分布に
よりＷｄの増大を抑える方向も働き、その結果１両者が
打ち消し合って均一な放電が得られたものと考えられる
。
このように、この発明の電極構造にすれば理想的な放電
が得られたが、この構造故に久のような効果ももたらす
。即ち、この誘電体形状にすれば放電面の端はど誘電体
の厚みが犬となっているので、絶縁破壊電圧は高くなり
、かつ放電の集中もないので電極の信頼性は飛躍的に向
上する。
が得られたが、この構造故に久のような効果ももたらす
。即ち、この誘電体形状にすれば放電面の端はど誘電体
の厚みが犬となっているので、絶縁破壊電圧は高くなり
、かつ放電の集中もないので電極の信頼性は飛躍的に向
上する。
また、均一な放電が得られるのでビームモードの形も理
想的なものになる。
想的なものになる。
さらに、この発明で得られる無声放電は極めて均一で安
定しているので、レーザガス流は放電の安定化（従来の
端放電の集中を緩和）の目的で流す必要はなく、レーザ
の反転分布が効率よく行なわれ、ガス温度上昇を抑える
最適なガス流速を選べばよい。ガス流速は２０〜３０ｍ
／ｓｅｅにすると最大のレーザ発振効率を得られること
が第７図より明らかであるが、このような低ガス流速で
も。
定しているので、レーザガス流は放電の安定化（従来の
端放電の集中を緩和）の目的で流す必要はなく、レーザ
の反転分布が効率よく行なわれ、ガス温度上昇を抑える
最適なガス流速を選べばよい。ガス流速は２０〜３０ｍ
／ｓｅｅにすると最大のレーザ発振効率を得られること
が第７図より明らかであるが、このような低ガス流速で
も。
この発明のものでは放電の均一性は全く保たれる。
従って、この発明のものではガス流速を従来よりも低減
できるので、レーザ見損効率を向上でき。
できるので、レーザ見損効率を向上でき。
さらにガス流速の低減によりブロア（３）の消費電力も
低減できる。
低減できる。
また、これにより熱交換器（４１でのカス流速も従来よ
り小さくなり、かつ熱又換器（４）入力のレーザガス温
度は高くなるので熱又換器は高くなり、熱交換器（４）
を従来のものより小さくすることができｉｔのコストダ
ウンにもつながるきいう利点も生まれる。
り小さくなり、かつ熱又換器（４）入力のレーザガス温
度は高くなるので熱又換器は高くなり、熱交換器（４）
を従来のものより小さくすることができｉｔのコストダ
ウンにもつながるきいう利点も生まれる。
なお、上記実施例では誘電体の放電面中央付近の厚みは
均一なものを示したが、放電面中央部の厚みを最小にし
て放電面を曲面にした第２図に示すものや、同様の構成
で、放電面を平面にした第３図に示す構造のものでも均
一な放電が得られ。
均一なものを示したが、放電面中央部の厚みを最小にし
て放電面を曲面にした第２図に示すものや、同様の構成
で、放電面を平面にした第３図に示す構造のものでも均
一な放電が得られ。
前述さ同様の効果を５たらす。また、金属電極（１１１
の誘電体との対向面は平面で、誘電体（Ｌｌ）の放電面
が凹状をし、放電面端部が中央部より厚くなっている構
造のものでもよい。
の誘電体との対向面は平面で、誘電体（Ｌｌ）の放電面
が凹状をし、放電面端部が中央部より厚くなっている構
造のものでもよい。
さらに、これらの実施例と同様の電極構造で。
金属電ｆｆ１（１１１の内部に冷却水０を流し、誘電体
の放電面を除いて誘電体及び金Ｍ電極を絶縁物Ｉでモー
ルドした構造のものでもよい。この例を第４図に示す。
の放電面を除いて誘電体及び金Ｍ電極を絶縁物Ｉでモー
ルドした構造のものでもよい。この例を第４図に示す。
なお、第２図、第３図、第４図１こ示す誘電体は円筒形
のものが使用されており、セラミックやガラスをｉｔ体
として用いる場合ｌこは第１図に示した構造のものより
安価に生産、加工できる特徴もある。
のものが使用されており、セラミックやガラスをｉｔ体
として用いる場合ｌこは第１図に示した構造のものより
安価に生産、加工できる特徴もある。
以上のようにこの発明によれば、誘電体の厚みを放電面
中央部より放電面端部が厚くなるように構成したので、
端部での放電の集中が避けられ。
中央部より放電面端部が厚くなるように構成したので、
端部での放電の集中が避けられ。
均一で、安定した放電が得られる。この結果、電極の信
頼性向上、レーザビームの品質の向上、レーザ発振効率
の向上環の効果がある。
頼性向上、レーザビームの品質の向上、レーザ発振効率
の向上環の効果がある。
第１図はこの発明の一笑症例１こよるガスレーザ装置の
無声放電電極部分を示す断面構成図、第２図ないし第４
図は各々この発明の他の実施例に係る無声放電電極部分
を示す断面構成図、第５図（ａ）（ｂ）は各々従来のガ
スレーザ装置を示す縦断面構成図及び横断面構成図、第
６図（ａｌ 、 （１））は各々従来のガスレーザ装置
の無声放電！他部分を示す断面構成図、並びに第７図は
ガス流速とレーザ発振効率の関係を示す特性図である。 （１ａ）、（１ｂ）・・・無声放電電極、（２）・・・
放電ギャップ。 （７）・・・交ｉｔ源、（Ｉ９は金属電他、住邊・・・
誘電体なお１図中、同一符号は同−又は相当部分を示す
。
無声放電電極部分を示す断面構成図、第２図ないし第４
図は各々この発明の他の実施例に係る無声放電電極部分
を示す断面構成図、第５図（ａ）（ｂ）は各々従来のガ
スレーザ装置を示す縦断面構成図及び横断面構成図、第
６図（ａｌ 、 （１））は各々従来のガスレーザ装置
の無声放電！他部分を示す断面構成図、並びに第７図は
ガス流速とレーザ発振効率の関係を示す特性図である。 （１ａ）、（１ｂ）・・・無声放電電極、（２）・・・
放電ギャップ。 （７）・・・交ｉｔ源、（Ｉ９は金属電他、住邊・・・
誘電体なお１図中、同一符号は同−又は相当部分を示す
。
Claims (7)
- （１）対向して配置された一対の金属電極の、各対向面
にそれぞれ誘電体を設け、上記電極間に電圧を印加して
上記誘電体間に無声放電を生成し、レーザ光を発振させ
るものにおいて、上記誘電体の厚みを放電面中央部より
放電面端部が厚くなるようにしたことを特徴とするガス
レーザ装置。 - （２）誘電体は金属電極に密着している特許請求の範囲
第１項記載のガスレーザ装置。 - （３）誘電体と金属電極との密着面は導電性の接着剤で
接着されている特許請求の範囲第２項記載のガスレーザ
装置。 - （４）誘電体は対向面が曲面をなす金属電極上に設けら
れている特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
に記載のガスレーザ装置。 - （５）誘電体は放電部中央部が平面である特許請求の範
囲第１項ないし第４項のいずれかに記載のガスレーザ装
置。 - （６）金属電極は冷却されている特許請求の範囲第１項
ないし第５項のいずれかに記載のガスレーザ装置。 - （７）誘電体の放電面を除いて、上記誘電体及び金属電
極を絶縁物でモールドした特許請求の範囲第１項ないし
第６項のいずれかに記載のガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61263326A JPH0770771B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | ガスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61263326A JPH0770771B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | ガスレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63116479A true JPS63116479A (ja) | 1988-05-20 |
| JPH0770771B2 JPH0770771B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=17387920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61263326A Expired - Lifetime JPH0770771B2 (ja) | 1986-11-05 | 1986-11-05 | ガスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770771B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002185062A (ja) * | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Amada Eng Center Co Ltd | 交流放電ガスレーザ発振器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154790A (en) * | 1979-05-23 | 1980-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | Silent discharge type gas laser |
| JPS56122179A (en) * | 1980-02-29 | 1981-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser device |
-
1986
- 1986-11-05 JP JP61263326A patent/JPH0770771B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154790A (en) * | 1979-05-23 | 1980-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | Silent discharge type gas laser |
| JPS56122179A (en) * | 1980-02-29 | 1981-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | Gas laser device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002185062A (ja) * | 2000-12-14 | 2002-06-28 | Amada Eng Center Co Ltd | 交流放電ガスレーザ発振器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0770771B2 (ja) | 1995-07-31 |
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