JPS63228775A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はレーザガスを放電励起してレーザ光を出力す
るガスレーザ装置に関する。

（従来の技術） 一般的なガスレーザ装置は、レーザガスとしての例えば
ＣＯ２−Ｎ２−Ｈｅ混合ガス等のレーザ媒質が所定圧で
収容されたレーザ管内に陽橿と陰極とからなる主電極を
設け、この主電極で発生する放電エネルギによって上記
レーザ媒質を励起する。これとともに、上記主電極が放
電を開始する前に、放電空間部を予備電離装置で予備１
ｉｉｆｆｉすることで、主放電の安定化が行われている
。

従来、上記予備電離装置の予備電離方式としてはコロナ
放電、紫外線あるいはｘｌａ等を利用するものがある。

上記紫外線（以下Ｕ■光）による予備電離方式を利用し
たガスレーザ装置を第２図乃至第４図を参照して説明す
る。第３図において１は内部にレーザガスとしての例え
ばＣＯ２−Ｎ２−Ｈｅ混合ガスが所定圧で封入されたレ
ーザ管である。このレーザ管１内には陽慟２と陰極３が
レーザ光の発振方向に長手方向を有して設けられている
。そして、このｒＪＡ穫２と陰Ｉ３の互いに対向する放
電面２ａ、３ａの間には、ｔ１ｉ電空間部４が形成され
ている。

さらに、上記陽極２と陰極３は、それぞれプレート状に
形成された導電性を有する保持板５．６に保持されてい
る。つまり、上記保持板５．６はそれぞれの結合面５ａ
、５ａを離間対向して上記レーザ管１内の長手方向に沿
って支持され、この結合面５ａ、６ａの幅方向略中央に
対して上記陽極２と陰極３がそれぞれ結合されている。

そして、上記１１ｍ２と陰極３の幅方向の両側には基端
部を上記保持板５．６に結合されて、先端部が陽極２と
陰１３の間付近で離間対向する複数のピン電極対７・・
・が設けられている。これらのピン電極対７・・・は保
持板５．６の長手方向に沿って所定間隔で配設されて、
例えば陰極３側の中途部にはピーキングコンデンサ８・
・・がそれぞれ設けられている。

また、上記レーザ管１内には、レーザガスを図中矢印で
示す方向に強制循環させる循環装置としてのファン９が
設けられている。このファン９は後述する熱交換器１０
で再生されたレーザガスを上記用（引２と陰極３の放電
空間部４の幅方向に循ＩＭし、レーＩア光発振にともな
って汚染されｌζレーザガスをこの放電空間部４から送
り出すものである。

また、汚染されたレーザガスは上記熱交換器１０を通過
することによって、冷却され、汚染物質が取除かれる。

また、上記保持板５および保持板６にはレーザ管１の外
側に設けられた高圧電源１１から導出された配線がそれ
ぞれ接続されている。

このように構成されたガスレーザ装置を動作させる場合
には上記高圧電源１１の図示しないスイッチを閉成する
ことで、ピン電極対７・・・のそれぞれの先端間で予備
電離放電が発生ケる。このＵＶ光で放電空間部４が予備
電離されるとともに、上記ピーキングコンデンサ８・・
・が充電される。そして、上記予備電離と充電が充分進
んだ時に上記陽極２と陰極３の間で主放電が発生し、放
電空間部４が励起されレーザ光が発擾される。

このような動作を高繰返しすることで、高出力のレーザ
光を発振することができるが、実際に上述のような構造
のガスレーザ装置を高繰返しで動作させると、第２図中
に曲線Ａで示されるように、例え゛ば繰返し数が２００
　（ＰＰＳ）付近で出力が低下してしまう欠点があった
。

このような出力低下の原因は、主に上記レーザガス循環
の上流側に設けられたピン電極対７・・・で予備電離時
に生成されるイオンや電子が主放電に悪影響を与えアー
ク放電を発生するためである。

すなち、これらの予備電離用のピン電極対７・・・は、
その予備電離放電で発生するＵＶ光で、上記放電空間部
４のレーザガスや、陰極３の放電面３ａ等を光電離して
電子を発生させ、安定した主放電の発生を促すために設
けられている。

ところが、予備電離時にはピン電極対７・・・付近で、
イオンや電子が生成され、これらの生成物が、上記ファ
ン９に強制循環されるレーザガス流に乗って、放電空間
部４に到達して、主電極２．３Ｉ！ｌの放電を不安定に
してしまう。

このような不都合を解決するため、特開昭６１−９０４
８４号公報に示されるような構造の改良が図られている
。その発明の基本的な構造は第３図のガスレーザ装置と
略同様に構成されているため、同一構成部分に関しては
同一符号を付して第４図に示し、改良点について説明す
る。

第４図の陽極２と陰極３の間に形成された放電空間部４
において、この放電空間部４のレーザガス流の下流側に
のみピン電極対７・・・が配設されている。このように
構成することにより、ピンＮ極対７・・・の予備電離時
に生成されるイオンや電子が、放電空間部４に流入する
ことを防止できる。

そのため、ガスレーザ装置を高繰返しで動作させると、
第２図中における６曲１１Ｂのように約３００　（ＰＰ
Ｓ）の高繰返しが得られる。しかしながら、ピーキング
コンデンサ８・・・が第３図に示す構成に比べて半分し
か設けられていないから、それに応じて放電空間部４の
予＠電離度合いも低下し、出力も略半分に成ってしまう
。さらに、予備電離のためのＵＶ光照射が放電空間部４
の幅方向一方側からしか行われないため、主放電が下流
側にのみ設（プられたピン電極対７・・・側に隔ってし
まいビーム形状も悪くなってしまうこともあった。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように主電極に対してレーザガス循環の上流側に
設けられた、予備電離用のピン電極対が、そのＵＶ光に
よる予備電離時に、安定な主放電の妨げとなるイオンや
電子を生成し、レーザ光の高出力化を困難なものにして
いた。

この発明は上記事情に着目してなされたものであり、上
記主電極に対するレーザガス流の上流側に位置する予備
電離用のピン電極対を設けながら、上記生成物が主電極
間に流入することを防止して、高出力のレーザ光発振が
できるがスレーザ装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段及び作用）この発明は、
所定圧のレーザガスが封入されたレーザ管内に離間対向
して少なくとも一対の主電極を設け、これら主電極の側
部に予備電離用の複数のピン電極対を設け、上記レーザ
管内でレーザガスを強制循環する循環装置を設けたガス
レーザ装置において、上記主電極に対してレーザガス循
環の上流側にあるピン電極対を放電時の生成物が到達し
ない距離をもって上記主電極から離間したことにより、
主放電に悪影響を及ぼす生成物の放電空間部への流入を
防止するとともに、主電極間を均一に予備電離できるガ
スレーザ装置にある。

（実施例） この発明における一実施例を第１図および第２図を参照
して説明するが、その基本的構成は第３図に示される従
来例と略同様のため同一構成部分に関しては同一符号を
付して説明を省略し、改良点のみを説明する。

図中において、１は例えばＣＯ２−Ｎ２−Ｈｅ混合ガス
等のレーザ媒質が所定圧で封入されたレーザ管である。

このレーザ管１内には離間対向された一対の保持板１２
．１３が支持されている。

この保持板１２．１３の互いに対向する面にはこの保持
板１２．１３の幅方向の寸法より狭幅な例えば一対の主
電極２．３がそれぞれ結合されている。そして、この主
電極２．３の幅方向の一側に突出して対向する上記保持
板１２．１３には、その長手方向に沿ってピン電極対と
しての複数の下流側ピン電極対１４・・・が配設されて
いる。

また、上記主電極２．３の幅方向の他側に突出する上記
保持板１２．１３には、延長部１５．１６が設けられて
いる。この延長部１５．１６の互いの対向面１５ａ、’
１６ａにはピン電極対としての後述する上流側ピン電極
対１７・・・の基端部が長手方向に沿って配設されてい
る。

そして、上記上流側ピン電極対１７・・・側から放電空
間部４を介して下流側ピン電極対１４・・・側ヘレーザ
ガスを循環する循環装置としてのファン９が設けられて
いる。さらに、このファン９によって循環されるレーザ
ガスの循環路中途部にはこのレーザガスを冷却する熱交
換器１０が設けられている。

そして、上記上流側ピン電極対１７・・・は、その予備
電離放電時に生成したイオンや電子が上記放電空間部４
に到達しない最短距離を持って上記放電空間部４から離
間して設けられている。例えば、２００　（ＰＰＳ）の
繰返し数の場合には従来同様の位置関係を有する上記下
流側ピン電極対１４・・・と主電極２．３との距離の約
１．２〜１．４倍の距離を主電極２．３から上流側に離
間して設けられている。

このように構成することにより、上記上流側ピン電極対
１７・・・から照射されるＵＶ光が主電極２．３の放電
面２ａ、３ａを主に照射することで離間距離に影響され
ない高効率な予備電離ができる。

この作用により、上記主電極２．３の間でその幅歩行に
略左右対象の主放電を発生させることができる。ここで
、例えば放電面２ａ、３ａがともに中央部を凸面に形成
された場合には、上流側ピン電極対１７・・・からのＵ
Ｖ光による、より効果的な予備電離を行なうことができ
、さらに、上記放電面２ａ、３ａ間の凸面中央付近の最
短距離で主放電を発生させやすいため、この凸面中央付
近から主電極２．３の幅方向に対象的な主放電を安定し
て発生できる。

さらに、上記上流側ピン電極対１７・・・の予備電離時
に生成されるイオンや電子は、上記した離間距離を移動
する間に消滅するので、放電空間部４に流入して主放電
を不安定にすることを防止できる。これにより、安定し
た均一な主放電を高繰返しすることができる。

このように構成されたガスレーザ装置は第２図中に曲面
Ｃで示されるように高繰返しが可能であるとともに高出
力を得ることができる。つまり、主電極２．３の幅方向
両側に予備電離用のピン電極対１４・・・、１７・・・
を設けることができるため、主放電に偏りが発生するこ
とを防止でき、さらに、主放電を不安定にする予備電離
時の生成物が放電空間部４に流入することを防止できる
ため高繰返しが可能となり、従来の１．５倍以上の高繰
返し数にできるとともに、ピン電極対を下流側にのみ設
けられたガスレーザ装置と同じ繰返し数でも、ピーキン
グコンデンサ８・・・を倍にできるため２倍以上の出力
を得ることができる。

なお、この発明は上記−突施例に限定されるものではな
い。例えば、上記一実施例において２００　（ＰＰＳ）
の場合の主電極２．３と上流側ピン電極対１７・・・ど
の距離を、主電極２．３と下流側ピン電極対１４・・・
どの距離の約１．２〜１．４倍としているがこれに限定
されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、主電極間に対
するレーザガス循環の上流側にあるピン電極対を、予備
電離放電時の生成物が到達しない距離をもって上記主電
極から離間することにより、上記生成物が主電極間に流
入して、主放電を不安定にすることを防止できるととも
に、主電極間の放電に偏りを生じることも防止できるの
で従来構造に比較して高出力のレーザ光を発振できるガ
スレーザ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明における一実施例の正断面図、第２図
はレーザ出力と繰返し数で本発明と従来例を比較したグ
ラフ、第３図および第４図は従来におけるガスレーザ装
置の正断面図である。 １・・・レーザ管、２，３・・・主電極、９・・・ファ
ン（循環装置）、１４・・・下流側ピン電極対（ピン電
極対）、１７・・・上流側ピン電極対（ピン電極対）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ２亡ＱＪ＆ 第１図 ！ 〈すｆＬ憂欠（ＰＰＳ） 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザガスが所定圧力に保たれたレーザ管と、このレー
   ザ管内に離間対向して配設された少なくとも一対の主電
   極と、これら主電極の側部に配設された予備電離用の複
   数のピン電極対と、上記レーザガスをレーザ管内で強制
   循環する循環装置とを具備するガスレーザ装置において
   、上記主電極に対してレーザガス循環の上流側にあるピ
   ン電極対を、放電時の生成物が到達しない距離をもって
   上記主電極から離間したことを特徴とするガスレーザ装
   置。