JPS633472B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS633472B2 JPS633472B2 JP54016496A JP1649679A JPS633472B2 JP S633472 B2 JPS633472 B2 JP S633472B2 JP 54016496 A JP54016496 A JP 54016496A JP 1649679 A JP1649679 A JP 1649679A JP S633472 B2 JPS633472 B2 JP S633472B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- disk
- tube
- plasma
- insulator
- laser
- 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
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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
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】
この発明は希ガスイオンレーザ管に関する。
希ガスイオンレーザ管は、イオン準位までのレ
ーザ遷移を生じるプラズマ細管に10Aから50Aに
およぶ放電電流を通ずる。プラズマ細管はレーザ
利得を得るのに２〜５mmの内径とするため電圧降
下が大きく、希ガスイオンレーザ管の放電電力の
大部分はプラズマ細管で消費される。従つてプラ
ズマ細管は数K.W.から数10K.W.の発生熱に耐え
る材料と構造を用いる必要がある。このため通常
は、プラズマ細管は一本または数本を縦続したベ
リリア磁器のような高熱伝導度の絶縁体の管を用
い、これを真空外囲器とすると共に、その外側を
水などで直接水冷する。
ーザ遷移を生じるプラズマ細管に10Aから50Aに
およぶ放電電流を通ずる。プラズマ細管はレーザ
利得を得るのに２〜５mmの内径とするため電圧降
下が大きく、希ガスイオンレーザ管の放電電力の
大部分はプラズマ細管で消費される。従つてプラ
ズマ細管は数K.W.から数10K.W.の発生熱に耐え
る材料と構造を用いる必要がある。このため通常
は、プラズマ細管は一本または数本を縦続したベ
リリア磁器のような高熱伝導度の絶縁体の管を用
い、これを真空外囲器とすると共に、その外側を
水などで直接水冷する。
別の方法はグラフアイトなどの耐熱性のすぐれ
たデイスク状導電材料を、絶縁物を介して複数枚
接続してデイスク列とし、デイスク列を冷却水に
おおわれた石英などの耐熱絶縁容器内に収納して
真空気密とし、デイスク中央部に設けた小孔を通
して放電を行い、デイスクの熱を放射によつて放
散する。
たデイスク状導電材料を、絶縁物を介して複数枚
接続してデイスク列とし、デイスク列を冷却水に
おおわれた石英などの耐熱絶縁容器内に収納して
真空気密とし、デイスク中央部に設けた小孔を通
して放電を行い、デイスクの熱を放射によつて放
散する。
しかしながら絶縁物細管は現在材料がベリリア
磁器に限定されており、中心の孔の真直度が良
く、長尺のものは製造困難であつて、高出力を得
るためにプラズマ細管を長くするのに数本を接続
した場合は十分な機械的強度を得ることができな
かつた。
磁器に限定されており、中心の孔の真直度が良
く、長尺のものは製造困難であつて、高出力を得
るためにプラズマ細管を長くするのに数本を接続
した場合は十分な機械的強度を得ることができな
かつた。
また導電性のデイスクを並べたものは、機械的
強度については外囲器によつて十分得られるが、
放電時にはデイスク温度が1000℃以上に達する。
高出力を得るために放電電流を増すと、デイスク
の放射面積を増大するのに外径寸法が大となり、
集束磁界が印加しにくくなる。デイスクが高温に
なれば材料の蒸発が早まり寿命が短かくなる。さ
らにデイスクが高温のため動作の安定に要する時
間が長いなどの欠点があつた。
強度については外囲器によつて十分得られるが、
放電時にはデイスク温度が1000℃以上に達する。
高出力を得るために放電電流を増すと、デイスク
の放射面積を増大するのに外径寸法が大となり、
集束磁界が印加しにくくなる。デイスクが高温に
なれば材料の蒸発が早まり寿命が短かくなる。さ
らにデイスクが高温のため動作の安定に要する時
間が長いなどの欠点があつた。
本発明の目的は、大電流放電に耐え冷却効率が
よく、機械的強度が高く安価なプラズマ細管を有
する希ガスイオンレーザ管を提供することにあ
る。
よく、機械的強度が高く安価なプラズマ細管を有
する希ガスイオンレーザ管を提供することにあ
る。
すなわち本発明は、中央部分に小孔を有するベ
リリア磁器などの円板状の絶縁物と、前記絶縁物
の小孔よりも内径の大きいリング状絶縁物とを、
小孔が一直線状になるように真空気密を保つて交
互に接続し、これをプラズマ細管とし、この外側
を直接水冷することによつて冷却効果を増大し、
構造的に製造容易なベリリア磁器細管材料を使用
可能にしたものである。
リリア磁器などの円板状の絶縁物と、前記絶縁物
の小孔よりも内径の大きいリング状絶縁物とを、
小孔が一直線状になるように真空気密を保つて交
互に接続し、これをプラズマ細管とし、この外側
を直接水冷することによつて冷却効果を増大し、
構造的に製造容易なベリリア磁器細管材料を使用
可能にしたものである。
以下図面を参照して本発明を説明する。
従来の希ガスイオンレーザ管は、第１図に示す
ようにカソード１と、プラズマ細管を構成するグ
ラフアイトから成る複数のデイスク２と、アノー
ド３と、一対のブルースタ窓４と外囲器５とから
成る。外囲器５の内部にはレーザ媒質としてAr、
Krなどの希ガス７が封入され、デイスクの中心
を通してレーザ光軸６が設定される。レーザ管
の、デイスク状プラズマ細管部分を含む外囲器５
の外側にマグネツト８が置かれ、レーザ光軸方向
に磁界が印加される。マグネツト８と外囲器５の
間にはプラズマ細管で発生する熱を冷却するよう
に水１１が蛇口９から１０に向つて流れる。
ようにカソード１と、プラズマ細管を構成するグ
ラフアイトから成る複数のデイスク２と、アノー
ド３と、一対のブルースタ窓４と外囲器５とから
成る。外囲器５の内部にはレーザ媒質としてAr、
Krなどの希ガス７が封入され、デイスクの中心
を通してレーザ光軸６が設定される。レーザ管
の、デイスク状プラズマ細管部分を含む外囲器５
の外側にマグネツト８が置かれ、レーザ光軸方向
に磁界が印加される。マグネツト８と外囲器５の
間にはプラズマ細管で発生する熱を冷却するよう
に水１１が蛇口９から１０に向つて流れる。
ところがプラズマ細管には、耐イオン衝撃性と
耐熱性からグラフアイトなどの、導電性で、しか
も真空外囲器を形成できない物質を用いるため、
中央に小孔をあけたデイスクを絶縁物を介して複
数個第１図のように並べ、真空容器５の中に納め
る必要があつた。細管デイスク２で発生する熱は
デイスクの温度上昇により透明な外囲器５を通し
て冷却水１１に放射され、結果的にデイスクはあ
る温度上昇で留まる。しかしデイスクの温度は約
1000℃に達し、放電開始、停止時の熱平衡に要す
る時間は数分から数十分必要であつた。またデイ
スクからの熱放射を良好にするためデイスク面積
を増大するのにデイスク直径を増大すると、マグ
ネツト８が大きくなる。デイスクの面積が不足の
場合はデイスク温度が上昇し、デイスク材料の蒸
発磨耗を招き、放電動作不能の原因となつた。
耐熱性からグラフアイトなどの、導電性で、しか
も真空外囲器を形成できない物質を用いるため、
中央に小孔をあけたデイスクを絶縁物を介して複
数個第１図のように並べ、真空容器５の中に納め
る必要があつた。細管デイスク２で発生する熱は
デイスクの温度上昇により透明な外囲器５を通し
て冷却水１１に放射され、結果的にデイスクはあ
る温度上昇で留まる。しかしデイスクの温度は約
1000℃に達し、放電開始、停止時の熱平衡に要す
る時間は数分から数十分必要であつた。またデイ
スクからの熱放射を良好にするためデイスク面積
を増大するのにデイスク直径を増大すると、マグ
ネツト８が大きくなる。デイスクの面積が不足の
場合はデイスク温度が上昇し、デイスク材料の蒸
発磨耗を招き、放電動作不能の原因となつた。
第２図のもう一つの従来の希ガスレーザ管は、
プラズマ細管２′として、真空外囲器を兼ねてベ
リリア磁器を用いたものである。プラズマ細管で
発生する熱はベリリア磁器の細管の肉厚部分を通
して冷却水１１に熱伝導で放熱される。この場合
熱平衡に達する時間は少くてよいが、ベリリア磁
器は高価であつて、細管外径が大きく機械的強度
の大きいものや真直度の良い長細管の入手は困難
である。また真空外囲器を構成するためベリリア
と他のガラスや金属材料と接続される部分１２，
１３が存在し、機械的強度はさらに低下する。従
つてベリリア磁器を用いたレーザ管は機械的にぜ
い弱で、製造や使用の際に破損する危険が多かつ
た。
プラズマ細管２′として、真空外囲器を兼ねてベ
リリア磁器を用いたものである。プラズマ細管で
発生する熱はベリリア磁器の細管の肉厚部分を通
して冷却水１１に熱伝導で放熱される。この場合
熱平衡に達する時間は少くてよいが、ベリリア磁
器は高価であつて、細管外径が大きく機械的強度
の大きいものや真直度の良い長細管の入手は困難
である。また真空外囲器を構成するためベリリア
と他のガラスや金属材料と接続される部分１２，
１３が存在し、機械的強度はさらに低下する。従
つてベリリア磁器を用いたレーザ管は機械的にぜ
い弱で、製造や使用の際に破損する危険が多かつ
た。
第３図は本発明の一実施例を示す希ガスイオン
レーザ管のプラズマ細管構造である。
レーザ管のプラズマ細管構造である。
ベリリア磁器などの熱伝導度の良い絶縁物から
成り、中央部分にプラズマ発生小孔３２を有する
デイスク３１は小孔３２よりも充分大きい内径を
持つアルミナセラミツクまたはベリリア磁器など
の真空容器になり得るリング状の絶縁物３３と交
互にロー付あるいはクレージング等で真空気密を
保つて接続されてプラズマ細管を形成し、その中
心にレーザ光軸３６が設定される。このプラズマ
細管をとり囲んで冷却外套３４が設けられ、冷却
外套とプラズマ細管との間に冷却水３５が流れ
る。
成り、中央部分にプラズマ発生小孔３２を有する
デイスク３１は小孔３２よりも充分大きい内径を
持つアルミナセラミツクまたはベリリア磁器など
の真空容器になり得るリング状の絶縁物３３と交
互にロー付あるいはクレージング等で真空気密を
保つて接続されてプラズマ細管を形成し、その中
心にレーザ光軸３６が設定される。このプラズマ
細管をとり囲んで冷却外套３４が設けられ、冷却
外套とプラズマ細管との間に冷却水３５が流れ
る。
レーザに有効なプラズマは主として細管３２の
部分で作られ、ここで放電電力の大半が消費され
る。十分に内径の広がつた３７の部分では電圧降
下が小さく発生熱量は小さい。この構造によると
発生熱量が大きい細管３２の部分では発生熱は熱
伝導の良いベリリア磁器デイスク３１を通して熱
伝導で冷却水３５に放熱され、発生熱量の少い３
７の部分の発生熱は絶縁物３３を通して冷却水に
放熱され、全体として極めて熱放散が良好になり
動作温度が低い。ベリリアデイスク３１は個々に
光軸方向に長い必要はなく、板状のものを加工し
たり、管状のものから切り出せばよく、真直度の
良い管材料は不要である。またデイスク状のため
ベリリア材料の使用量は少くてすむ。絶縁物リン
グ３３は、空間３７部分の発生熱量が小さいた
め、アルミナセラミツクなどの安価な材料でもよ
い。光軸３６はプラズマ細管を組立てるときに治
具を用いて精度良く真直度を出すことができる。
細管デイスク３１の製造が容易なため、デイスク
の厚さや径の選択が広範囲となり、必要な機械的
強度を得るような太い外径を得ることができる。
部分で作られ、ここで放電電力の大半が消費され
る。十分に内径の広がつた３７の部分では電圧降
下が小さく発生熱量は小さい。この構造によると
発生熱量が大きい細管３２の部分では発生熱は熱
伝導の良いベリリア磁器デイスク３１を通して熱
伝導で冷却水３５に放熱され、発生熱量の少い３
７の部分の発生熱は絶縁物３３を通して冷却水に
放熱され、全体として極めて熱放散が良好になり
動作温度が低い。ベリリアデイスク３１は個々に
光軸方向に長い必要はなく、板状のものを加工し
たり、管状のものから切り出せばよく、真直度の
良い管材料は不要である。またデイスク状のため
ベリリア材料の使用量は少くてすむ。絶縁物リン
グ３３は、空間３７部分の発生熱量が小さいた
め、アルミナセラミツクなどの安価な材料でもよ
い。光軸３６はプラズマ細管を組立てるときに治
具を用いて精度良く真直度を出すことができる。
細管デイスク３１の製造が容易なため、デイスク
の厚さや径の選択が広範囲となり、必要な機械的
強度を得るような太い外径を得ることができる。
第１図は従来の希ガスイオンレーザ管を示す断
面図、第２図は従来の他の細管構造の希ガスイオ
ンレーザ管を示す断面図、第３図は本発明の実施
例の細管を示す断面図である。 １……カソード、２……細管デイスク、２′…
…細管、３……アノード、４……ブルースタ窓、
５……外囲器、６，３６……レーザ光軸、７……
希ガス、８……マグネツト、９……蛇口、１０…
…蛇口、１１，３５……冷却水、１２，１３……
異種物質との接続部、３１……ベリリアデイス
ク、３２……小孔、３３……絶縁物リング、３４
……冷却外套、３７……放電の広がつた空間。
面図、第２図は従来の他の細管構造の希ガスイオ
ンレーザ管を示す断面図、第３図は本発明の実施
例の細管を示す断面図である。 １……カソード、２……細管デイスク、２′…
…細管、３……アノード、４……ブルースタ窓、
５……外囲器、６，３６……レーザ光軸、７……
希ガス、８……マグネツト、９……蛇口、１０…
…蛇口、１１，３５……冷却水、１２，１３……
異種物質との接続部、３１……ベリリアデイス
ク、３２……小孔、３３……絶縁物リング、３４
……冷却外套、３７……放電の広がつた空間。
Claims (1)
- １ 中央部分に小孔を有する円板状の絶縁物と、
前記絶縁物の小孔よりも内径の大きいリング状絶
縁物とを小孔が一直線状になるように真空気密を
保つて交互に接続し、プラズマ細管としたことを
特徴とする希ガスイオンレーザ管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1649679A JPS55110084A (en) | 1979-02-15 | 1979-02-15 | Rare gas ion laser tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1649679A JPS55110084A (en) | 1979-02-15 | 1979-02-15 | Rare gas ion laser tube |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55110084A JPS55110084A (en) | 1980-08-25 |
| JPS633472B2 true JPS633472B2 (ja) | 1988-01-23 |
Family
ID=11917886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1649679A Granted JPS55110084A (en) | 1979-02-15 | 1979-02-15 | Rare gas ion laser tube |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55110084A (ja) |
-
1979
- 1979-02-15 JP JP1649679A patent/JPS55110084A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55110084A (en) | 1980-08-25 |
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