JPS63211690A - 金属蒸気レ−ザ装置 - Google Patents
金属蒸気レ−ザ装置Info
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- JPS63211690A JPS63211690A JP4356687A JP4356687A JPS63211690A JP S63211690 A JPS63211690 A JP S63211690A JP 4356687 A JP4356687 A JP 4356687A JP 4356687 A JP4356687 A JP 4356687A JP S63211690 A JPS63211690 A JP S63211690A
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- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 45
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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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation
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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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、金属蒸気レーザ装置に関し、特に放電管内に
封入する金属蒸気発生源として金もしく銅を用いた金属
蒸気レーザＩｍの改良に係わる。
封入する金属蒸気発生源として金もしく銅を用いた金属
蒸気レーザＩｍの改良に係わる。
（従来の技術）
従来、この種の金属蒸気レーザ装置では金、銅の金属を
Ｎｅ 、Ｈｅもしくはこれらの混合ガスをバッファガス
として封入したセラミックス等からなる放電管の中でパ
ルス放電させ、前記金属の蒸気圧を０．１ ｔｏｒｒ前
後になるまで加熱させことで金では６２８ ｒｖ、銅で
は５１０．６ ｎｌ、 ５７８．２ Ｈのパルスレーザ
発振を行なっている。このレーザ出力は、金では０．３
％、銅では１％程度であり、これらの発振器の発振出力
の増大と発振効率の向上が実用上重要となっている。
Ｎｅ 、Ｈｅもしくはこれらの混合ガスをバッファガス
として封入したセラミックス等からなる放電管の中でパ
ルス放電させ、前記金属の蒸気圧を０．１ ｔｏｒｒ前
後になるまで加熱させことで金では６２８ ｒｖ、銅で
は５１０．６ ｎｌ、 ５７８．２ Ｈのパルスレーザ
発振を行なっている。このレーザ出力は、金では０．３
％、銅では１％程度であり、これらの発振器の発振出力
の増大と発振効率の向上が実用上重要となっている。
ところで、発振出力を増大させる手段としては放電管を
大口径化して大きな体積から出力をとる方法や、長い放
電管から出力をとる方法が考えられる。しかしながら、
前者の手段ではレーザビームの指向性や放電が不安定と
なる問題がある。後者の手段では、発振の立上がりまで
の時間が長くなり、効率低下を招き、しかもパルスの立
上がり部分でのビームの指向性が悪化する等の問題があ
る。
大口径化して大きな体積から出力をとる方法や、長い放
電管から出力をとる方法が考えられる。しかしながら、
前者の手段ではレーザビームの指向性や放電が不安定と
なる問題がある。後者の手段では、発振の立上がりまで
の時間が長くなり、効率低下を招き、しかもパルスの立
上がり部分でのビームの指向性が悪化する等の問題があ
る。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、放電管を大口径化、長尺化させることなく発振
効率の向上化を達成した小型で大田りの金属蒸気レーザ
装置を提供しようとするものである。
もので、放電管を大口径化、長尺化させることなく発振
効率の向上化を達成した小型で大田りの金属蒸気レーザ
装置を提供しようとするものである。
［発明の構成］
（問題点を解決するだの手段）
本発明は、放電管内で金属蒸気発生源である金、銅もし
くはこれらの複合金属塩をバッファガスと共に放電させ
て励起し、金もしくは銅のレーザ発振光を出力する金属
蒸気レーザ装置において、前記金属蒸気発生源と共にク
ロムもしくはクロムの複合金属塩を前記放Ｎ管内に混入
したことを特徴とする金属蒸気レーザ装置である。
くはこれらの複合金属塩をバッファガスと共に放電させ
て励起し、金もしくは銅のレーザ発振光を出力する金属
蒸気レーザ装置において、前記金属蒸気発生源と共にク
ロムもしくはクロムの複合金属塩を前記放Ｎ管内に混入
したことを特徴とする金属蒸気レーザ装置である。
（作用）
本発明によれば、放ｍ＊内内に金属蒸気発生源である金
、銅もしくはこれらの複合金属塩と共にクロムもしくは
クロムの複合金属塩を封入することによって、これら金
属をバッファガスと共に放電させて励起させる際、クロ
ムの発光エネルギーにより金もしくは銅の蒸気の励起を
促進すると共に、前記クロム蒸気が上準位レベルに励起
され、下位に遷移された時の下位単位レベルが金もしく
は銅の上準位レベルと合致して金もしくは銅の上単位レ
ベル数を増大させ、その反転分布の発生を増大できるた
め、発振効率が著しく向上された金属蒸気レーザ装置を
得ることができる。
、銅もしくはこれらの複合金属塩と共にクロムもしくは
クロムの複合金属塩を封入することによって、これら金
属をバッファガスと共に放電させて励起させる際、クロ
ムの発光エネルギーにより金もしくは銅の蒸気の励起を
促進すると共に、前記クロム蒸気が上準位レベルに励起
され、下位に遷移された時の下位単位レベルが金もしく
は銅の上準位レベルと合致して金もしくは銅の上単位レ
ベル数を増大させ、その反転分布の発生を増大できるた
め、発振効率が著しく向上された金属蒸気レーザ装置を
得ることができる。
（発明の実施例〉
以下、本発明の実茄例を第１図を参照して詳細に説明す
る。
る。
図中の１は、アルミナセラミックス等の耐熱絶縁材料か
らなる放電管であり、この放電管１の外周面にはアルミ
ナセラミックスファイバー等からなる管状断熱材２及び
金属製外包管３が同芯円状に設けられている。なお、外
包管３の両端部は途中に設けられた絶縁管３ａにより電
気的に分離されている。前記放′Ｒ管１、管状断熱材２
及び外包管３の両端面には放電型ｗＡ４１．４２が取着
され、かつこれら放Ｎ’ＲｗＩ４１．４２はパルス電源
５にリード線を介して夫々接続されている。前記各放電
電極４１．４２の端面には、窓保持用金属フランジａｔ
、６２が夫々取着されている。これらフランジ６１．
６２には、夫々石英等からなる窓材７、．７２が保持さ
、れている。これら窓材７１．７２の外側には、共振器
ミラー８１．８２がそれら窓材７１．７２に対向して配
置されている。なお、これら共振器ミラーの一方のミラ
ー（例えば８１〉は部分反射して出力鏡として機能し、
他方のミラー８２は全反射させる機能を有する。前記一
方のフランジ６１の側壁には、Ｎｅ １Ｈｅ又はこれら
の混合ガスを供給するバッファガス供給部９が導管１０
を介して連結され、かつ他方のフランジ６２のｍ壁には
ガス排気部材１１が導管１２を介して連結されている。
らなる放電管であり、この放電管１の外周面にはアルミ
ナセラミックスファイバー等からなる管状断熱材２及び
金属製外包管３が同芯円状に設けられている。なお、外
包管３の両端部は途中に設けられた絶縁管３ａにより電
気的に分離されている。前記放′Ｒ管１、管状断熱材２
及び外包管３の両端面には放電型ｗＡ４１．４２が取着
され、かつこれら放Ｎ’ＲｗＩ４１．４２はパルス電源
５にリード線を介して夫々接続されている。前記各放電
電極４１．４２の端面には、窓保持用金属フランジａｔ
、６２が夫々取着されている。これらフランジ６１．
６２には、夫々石英等からなる窓材７、．７２が保持さ
、れている。これら窓材７１．７２の外側には、共振器
ミラー８１．８２がそれら窓材７１．７２に対向して配
置されている。なお、これら共振器ミラーの一方のミラ
ー（例えば８１〉は部分反射して出力鏡として機能し、
他方のミラー８２は全反射させる機能を有する。前記一
方のフランジ６１の側壁には、Ｎｅ １Ｈｅ又はこれら
の混合ガスを供給するバッファガス供給部９が導管１０
を介して連結され、かつ他方のフランジ６２のｍ壁には
ガス排気部材１１が導管１２を介して連結されている。
前記外包管３の外周面には、循環ポンプ１３により冷却
水が循環される冷却バイブ１４が巻装されている。そし
て、前記放電管１内には例えば粒状の銅１５及びクロム
１６が封入されている。
水が循環される冷却バイブ１４が巻装されている。そし
て、前記放電管１内には例えば粒状の銅１５及びクロム
１６が封入されている。
次に、上述した金属蒸気レーザ装置の動作を説明する。
まず、バッファガス供給部９からバッファガス（例えば
Ｎｅガス）を導管１０及び一方のフランジ６１を通して
放電管１内に供給すると共に、他方の７ランジ６２に連
結したガス排気部材１１を作動してフランジａｉ、６２
を含めた放電管１内のガスを排気する。また、循環ポン
プ１３を作動して冷却水を冷却バイブ１４内を循環させ
て外包管３等を冷却する。つづいて、パルスＮ源５から
パルス電圧を放電電極４１Ｎ’２に印加すると、放電管
１内に供給されたＮｅガスにより放電がなされ、放電管
１内部が発熱する。この時、放電管、１の外部は管状断
熱材２で囲われているため、放電管１内部は温度上昇し
、熱平衡状態になった時点で温度が一定になる。放電管
１内に封入された銅（Ｃｕ ）１５は、１４００℃で０
．１℃ｏｒｒ、 １６００℃でｉ ｔｏｒｒ程度の蒸気
圧を示し、一方クロム（Ｑｒ）１６は１４００℃で０．
０１ｔｏｒｒ、 １５５０℃で０．１ ｔｏｒｒ、 １
７２０℃で１ ｔｏｒｒの蒸気圧を示す。このため、前
記Ｃｕ及びＯｒの蒸 −気圧との関係で熱平衡温度が１
４００〜１６００℃になるように前記電源５からのパル
ス電圧と断熱条件とを設定する。このような条件に設定
すると、放電管１内部はＣｕとＣｒの両金属蒸気が存在
し、放電によって励起される。この時、Ｃｕは第２図の
エネルギ一単位に示すように基底レベル２１から上準位
レベル２２に励起され、それが準安定準位レベル２３に
遷移する過程でレーザ光２４を放出する。
Ｎｅガス）を導管１０及び一方のフランジ６１を通して
放電管１内に供給すると共に、他方の７ランジ６２に連
結したガス排気部材１１を作動してフランジａｉ、６２
を含めた放電管１内のガスを排気する。また、循環ポン
プ１３を作動して冷却水を冷却バイブ１４内を循環させ
て外包管３等を冷却する。つづいて、パルスＮ源５から
パルス電圧を放電電極４１Ｎ’２に印加すると、放電管
１内に供給されたＮｅガスにより放電がなされ、放電管
１内部が発熱する。この時、放電管、１の外部は管状断
熱材２で囲われているため、放電管１内部は温度上昇し
、熱平衡状態になった時点で温度が一定になる。放電管
１内に封入された銅（Ｃｕ ）１５は、１４００℃で０
．１℃ｏｒｒ、 １６００℃でｉ ｔｏｒｒ程度の蒸気
圧を示し、一方クロム（Ｑｒ）１６は１４００℃で０．
０１ｔｏｒｒ、 １５５０℃で０．１ ｔｏｒｒ、 １
７２０℃で１ ｔｏｒｒの蒸気圧を示す。このため、前
記Ｃｕ及びＯｒの蒸 −気圧との関係で熱平衡温度が１
４００〜１６００℃になるように前記電源５からのパル
ス電圧と断熱条件とを設定する。このような条件に設定
すると、放電管１内部はＣｕとＣｒの両金属蒸気が存在
し、放電によって励起される。この時、Ｃｕは第２図の
エネルギ一単位に示すように基底レベル２１から上準位
レベル２２に励起され、それが準安定準位レベル２３に
遷移する過程でレーザ光２４を放出する。
ＣＬＩの準安定準位は、上準位より寿命が長いため、上
準位レベル２２、準安定準位レベル２３の間に急激な励
起によってのみ短時間だけ反転分布を生じ、この間に放
出されたレーザ光は共振器ミラー８１．８２間でレーザ
発振の立上がりがなされ、レーザ光が出力鏡であるミラ
ー８１から出力される。
準位レベル２２、準安定準位レベル２３の間に急激な励
起によってのみ短時間だけ反転分布を生じ、この間に放
出されたレーザ光は共振器ミラー８１．８２間でレーザ
発振の立上がりがなされ、レーザ光が出力鏡であるミラ
ー８１から出力される。
上述したＣｕのレーザ発振に際してＣｕと共に放電管１
に封入したＣｒの金属蒸気によりＣＩＪのレーザ出力を
大幅に向上させることができる。これは、Ｃｒの金属蒸
気が次に示すようにＣｔｌの反転分布やＣｕの励起に作
用することによるものと考えられる。即ち、Ｃｒの金属
蒸気は既述した放電によって励起され、基底レベル２１
から４８６６１〜６０８７１ ｔｔａ”の高エネルギ一
単位レベル２５に励起され、それが下位の３０９６７〜
３１３９３ ａｘ”の準位レベル２６に遷移する。この
下位準位レベルと前記Ｃｕの３０７８４ ｃｘａ”の上
準位レベル２２は原子が高温状態下にあるため、重なり
が生じており、衝突などによりＣｒの下位準位レベル２
６のエネルギーがＣＬＪに遷移され、Ｃｕの上準位レベ
ル２２の状態数を増大することなり、その結果強力なＣ
ＬＩの反転分布の発生によって前述したレーザ発振が効
率的に生じたものと考えられる。また、Ｏｒの励起イオ
ンからの発光のうちで３２４．５４４ ｒｖ、 ３２５
，１８４ ｎｍの発光は銅蒸気レーザの基底レベル２１
から上準位レベル２２への励起に合致するエネルギーを
有するため、Ｃｕの励起に効果的に作用していると考え
られる。
に封入したＣｒの金属蒸気によりＣＩＪのレーザ出力を
大幅に向上させることができる。これは、Ｃｒの金属蒸
気が次に示すようにＣｔｌの反転分布やＣｕの励起に作
用することによるものと考えられる。即ち、Ｃｒの金属
蒸気は既述した放電によって励起され、基底レベル２１
から４８６６１〜６０８７１ ｔｔａ”の高エネルギ一
単位レベル２５に励起され、それが下位の３０９６７〜
３１３９３ ａｘ”の準位レベル２６に遷移する。この
下位準位レベルと前記Ｃｕの３０７８４ ｃｘａ”の上
準位レベル２２は原子が高温状態下にあるため、重なり
が生じており、衝突などによりＣｒの下位準位レベル２
６のエネルギーがＣＬＪに遷移され、Ｃｕの上準位レベ
ル２２の状態数を増大することなり、その結果強力なＣ
ＬＩの反転分布の発生によって前述したレーザ発振が効
率的に生じたものと考えられる。また、Ｏｒの励起イオ
ンからの発光のうちで３２４．５４４ ｒｖ、 ３２５
，１８４ ｎｍの発光は銅蒸気レーザの基底レベル２１
から上準位レベル２２への励起に合致するエネルギーを
有するため、Ｃｕの励起に効果的に作用していると考え
られる。
以上の２つのＣｕ蒸気に対するＯｒ蒸気の挙動が考えら
れるが、いずれにしても放電管１内にＣｕ２Ｓと共にＣ
ｒ１６を封入して励起させるこによってＣＩＪのレーザ
出力を大幅に向上できる。
れるが、いずれにしても放電管１内にＣｕ２Ｓと共にＣ
ｒ１６を封入して励起させるこによってＣＩＪのレーザ
出力を大幅に向上できる。
なお、上記実施例では放電管内にＱｕとＣｒを封入し、
１４００〜１６００℃の高温にして動作させる場合につ
いて説明したが、金属（Ｃｕ又はＡｕ。
１４００〜１６００℃の高温にして動作させる場合につ
いて説明したが、金属（Ｃｕ又はＡｕ。
Ｃｒ）・Ａβｎ［３ｒｌなどの複合金属塩を用いてもよ
い。このような複合金属塩を用いれば低温動作が可能と
なり、しかも複合Ｃｒ塩の封入はＣｒ単体を用いた場合
と同様なレーザ発慢効率の向上を達成できる。
い。このような複合金属塩を用いれば低温動作が可能と
なり、しかも複合Ｃｒ塩の封入はＣｒ単体を用いた場合
と同様なレーザ発慢効率の向上を達成できる。
上記実施例では、ＣＬＩ蒸気のレーザ発振について説明
したが、金（Ａｕ蒸気のレーザ発振にも同様な効果を有
する。即ち、Ａｌｌ蒸気レーザにおけるＣｒからの発光
には波長が１価のＱｒイオンからは２６７．８１６ ｎ
ｍ、 ２６７．２８３ ｒｖ、 ２Ｂ７．８７９ ｎｍ
、中性Ｃｒからは２６７．８１６ ｎｉの発光が得られ
、これはＡＬＩ蒸気の上準位レベルへの励起エネルギー
（２６７，５９５ｎｍ）とほぼ一致するため、効率的な
Ａｕ蒸気の励起を行なうことが可能となる。
したが、金（Ａｕ蒸気のレーザ発振にも同様な効果を有
する。即ち、Ａｌｌ蒸気レーザにおけるＣｒからの発光
には波長が１価のＱｒイオンからは２６７．８１６ ｎ
ｍ、 ２６７．２８３ ｒｖ、 ２Ｂ７．８７９ ｎｍ
、中性Ｃｒからは２６７．８１６ ｎｉの発光が得られ
、これはＡＬＩ蒸気の上準位レベルへの励起エネルギー
（２６７，５９５ｎｍ）とほぼ一致するため、効率的な
Ａｕ蒸気の励起を行なうことが可能となる。
本発明に係わる金属蒸気レーザ￥装置を構成する放電管
、放電電極、窓保持用金属フランジ等の各部材の形状及
び取付は方は、第１図図示に限定されず、自由に設計変
更できることは勿論であり、要は放電管内に金、銅もし
くはこれらの複合金属塩と共にクロムもしくはクロムの
複合金属塩を混入するか、或いは蒸気の形で放電管内に
導入する構造にすればよい。
、放電電極、窓保持用金属フランジ等の各部材の形状及
び取付は方は、第１図図示に限定されず、自由に設計変
更できることは勿論であり、要は放電管内に金、銅もし
くはこれらの複合金属塩と共にクロムもしくはクロムの
複合金属塩を混入するか、或いは蒸気の形で放電管内に
導入する構造にすればよい。
［発明の効果コ
以上詳述した如く、本発明によれば放電管を大口径化、
長尺化させることなく発振効率の向上化を達成でき、ひ
いては医療機器等に有効な小型、軽量で大出力の金属蒸
気レーザ装置を提供できる。
長尺化させることなく発振効率の向上化を達成でき、ひ
いては医療機器等に有効な小型、軽量で大出力の金属蒸
気レーザ装置を提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示す金属蒸気レーザ装置の
断面図、第２図はＣｕ及びＣｒのエネルギ一単位を示す
説明図である。 １・・・放電管、２・・・管状断熱材、４１．４２・・
・放電電極、５・・・パルス電源、６１，６２・・・窓
保持用金属フランジ、８１．８２・・・共振器ミラー、
９・・・バラフッガス供給部、１１・・・ガス排気部材
、１４・・・冷却バイブ、１５・・・銅、１６・・・ク
ロム。
断面図、第２図はＣｕ及びＣｒのエネルギ一単位を示す
説明図である。 １・・・放電管、２・・・管状断熱材、４１．４２・・
・放電電極、５・・・パルス電源、６１，６２・・・窓
保持用金属フランジ、８１．８２・・・共振器ミラー、
９・・・バラフッガス供給部、１１・・・ガス排気部材
、１４・・・冷却バイブ、１５・・・銅、１６・・・ク
ロム。
Claims (1)
- 放電管内で金属蒸気発生源である金、銅もしくはこれら
の複合金属塩をバッファガスと共に放電させて励起し、
金もしくは銅のレーザ発振光を出力する金属蒸気レーザ
装置において、前記金属蒸気発生源と共にクロムもしく
はクロムの複合金属塩を前記放電管内に混入したことを
特徴とする金属蒸気レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4356687A JPH0770793B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | 金属蒸気レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4356687A JPH0770793B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | 金属蒸気レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63211690A true JPS63211690A (ja) | 1988-09-02 |
| JPH0770793B2 JPH0770793B2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=12667291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4356687A Expired - Fee Related JPH0770793B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | 金属蒸気レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0770793B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0758384A (ja) * | 1993-08-18 | 1995-03-03 | Chuo Seisakusho:Kk | 金属蒸気レーザー |
-
1987
- 1987-02-26 JP JP4356687A patent/JPH0770793B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0758384A (ja) * | 1993-08-18 | 1995-03-03 | Chuo Seisakusho:Kk | 金属蒸気レーザー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0770793B2 (ja) | 1995-07-31 |
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