JPS6354788A - 導波路型レ−ザ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は導波路型レーザに係り、特にレーザ加工やコヒ
ーレント光通信あるいは大気汚染物質の検出等に有用な
小型高効率の導波路型気体レーザに関するものである。

［従来の技術］ 近年の光通信技術及び光応用技術の発展に伴い、種々の
導波路型レーザが開発研究されているが、米国特許第４
１６９２５１号明細書及び米国特許第４３５２１８８号
明ＩＩ書には横方向高周波放電励起方式の導波路型レー
ザが提案されている。このレーザは第４図に示すように
、横方向に高周波放電を励起するための相対向する一対
の金属電極４１と、ガラスやアルミナなどの相対向する
一対の誘電体４２とで囲まれた矩形断面を右する中空導
波路４３を放電路として用いる導波炉型レーザである。

すなわら、中空導波路４３内にレーザ媒質を封入し、こ
こにプラズマを発生させてレーザ媒質を励起させる気体
レーザであり、小型且つ高効率で高電圧を必要としない
という特長をもっている。

［発明が解決しようとする問題点］ このようにプラズマを発生させることによりレーザ媒質
を励起させる気体レーザでは、安定した放電が効率よく
行われることが重要である。また、一般にレーザ出力は
レーザ媒質の温度の影響を強く受け、温度上Ｆ？ととも
に出力が低下することが知られている。特に、導波路壁
レーザは小型を特長とし、封止形構造のものが求められ
るため、中空導波路内は温度が上Ｈしや寸く、発熱をい
かに抑えるかが問題となる。このような温度上昇は金属
電極への電子の衝突が主な原因である。さらに、この電
子の衝突により、金属電極と封入ガスとが相互作用を起
すため、電極の劣化や封入ガスへの不純物混入が生じや
す＜　、Ｒ分及び信頼性の向上に大きな障害となる。

かくして本発明の目的は前記した従来技術の問題点を解
消し、効率よくレーザ媒質を励起させるとともに温度上
昇を抑え、長寿命の新規な導波路をレーザを提供するこ
とにある。

［問題点を解決するための手段１ 本発明の導波路型レーザは上記［目的を達成するために
、高周波電圧が印加され且つ相対向する一対の金属電極
と該金属電極とは直角方向に相対向する一対の誘電体と
により中空導波路を形成し該中空導波路をｈり電路とし
て用いる導波路型レーザにおいて、上記金属電極の面に
対して平行な成分を右する磁界が上記中空導波路内に形
成されるように上記中空導波路外に磁石を設けたもので
ある。

［作　用コ づなわら、本発明の要旨は中空導波路内に磁界をかける
ことによりプラズマの発生効率を高め、同時に導波路壁
に衝突する電子エネルギーを小さくすることにより電子
衝撃を除去し、温度上昇や金属電極の劣化、導波路壁面
とレーザガスとの相互作用を防止したことにある。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る導波路型レーザの断面
構成図である。相対向する一対の金ａ電極１とこれら金
属電極１とは直角方向に相対向する一対の誘電体２とに
より矩形断面の中空導波路３が形成されており、この中
空導波路３内に例えばＣＯ２，８２及びＨｅの混合ガス
からなるレーザ媒質が封入されている。中空導波路３の
両端にはそれぞれ全反射鏡（図示せず）と部分透過鏡（
図示せず）とが設置されており、中空導波路３内で発せ
られたレーザ光が部分透過鏡を通して出力されるように
構成されている。また、誘電体２の外側部には中空導波
路３内に金属電極１の面と平行な磁界を形成すべく永久
磁石４が設けられている。

なお、一対の金属電極１の一方は整合回路（図示せず）
を介して高周波電源ＲＦに接続され、他方は接地されて
いる。

次に、本実施例の作用を述べる。

まず、金属電８ｉ１に高周波電圧を印加すると電極面か
ら中空導波路３内に電子が放出される。この電子は電極
間の電界と永久磁石４による磁界の双方から力を受けて
旋回運動を行ない、中空導波路３内に封入されているレ
ー（ｆ媒質の気体分子と衝突しながら対向する金属電極
１へ到ｊヱザる。このとき、電子と気体分子との衝突に
より多数のイオンが形成されてプラズマが発生し、レー
ザ媒質が励起されレーザ光が発振される。

電を面に対して平行方向に磁界が作用すると、電子は電
界方向に沿って直進せずにω−０８７ｍの角速度で旋回
運動を行うようになる。ここで、ｅｌよ電子の電荷は、
Ｂ　Ｇ、を磁界の強さ、ｍ　＋を電子の７１吊である。

その結果、電子が気体分子に衝突する確率が増加覆るた
め、何重用がない場合に比べてより多くのイオンをつく
り出し、プラズマの発生効率が高くなる。このように、
平行平板電極構造で電極面に平行に磁界を重畳した場合
には、放電空間の電子が磁力線周囲にとられれ、放電は
電極空間内部に効率よく閉じ込められるから、より安定
に放電がなされる。また、電子は直進せず旋回運動をし
、気体分子と衝突してエネルギーを失いｈがら電極にｆ
ｉｌ達するので、導波路壁の温度上昇が少なくなる。

なＪ３、放電中での磁界の利用はペニングを真空計やマ
グネトロンスパッタリング装置などにも見られるが、こ
れらは２つの電極のうち一方の？ｔ２Ｐが負電位になる
ようにしてあり、磁界を印加することによりプラズマは
陰極付近に閉じ込められる。

従って、陽極はスパッタされることはないが、陰極は逆
にスパッタを受けやすくなる。これに対して本発明のよ
うな高周波励起の導波路型レーザでは、２つの電極は対
称につくられており、直流的に同電位となっている。そ
のため、高周波周波数。

電極間隔、磁界の強さと方向を適当に選べば磁界を印加
することによって電極面のスパッタをより少なくするこ
とができる。

なお、上記実施例では２つの永久磁石４を対向させて配
置したが、第２図に示すように４つの磁石５を用いて配
置してもよい。このような磁石の配置は中空導波路の構
造や高周波の放電条件によって選択することができる。

さらに、第３図に示すように中空導波路３の外部に設置
された永久磁石６を長手方向に分割し、個々の磁石を互
いに同一極性が隣接するように配置してもよい。この場
合、磁ノコ線が軸方向成分ももつようになり、プラズマ
が効率よく閉じ込められるので、本発明の効果がさらに
顕箸となる。

以上、金属電極が導波路壁の一部を構成し、金属電極が
直接封入ガスに晒されているような導波路型レーザにつ
いて説明したが、金属電極面上にレーザ発振波長におい
て吸収の小さな薄膜がコートされたり、あるいは誘電体
板を金属電極面に貼り付けることにより金属電極と封入
ガスとが非接触となる導波路壁レーザにおいても本発明
は同様に右動である。

［発明の効果１ 以上説明したように本発明によれば、次のｒＡき浸れた
効果が発揮される。

（１）磁界を印加することによってプラズマが安定して
発生し、効率よくレーザ媒質を励起させることができる
。

（２）導波路内の温度ＴＲが抑えられ、安定したレーザ
出力を得ることができる。

（３）　　導波路壁及びレーザ媒質の劣化が抑えられ、
長寿命化が達成されると共に信頼性が向−卜する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る導波路型レーザの断面
構成図、第２図及び第３図はそれぞれ他の実施例を示す
構成図、第４図は従来例を示す構成図である。 図中、１は金属電極、２は誘電体、３は中空導波路、４
は永久磁石である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波電圧が印加され且つ相対向する一対の金属
   電極と該金属電極とは直角方向に相対向する一対の誘電
   体とにより中空導波路を形成し該中空導波路を放電路と
   して用いる導波路型レーザにおいて、上記金属電極の面
   に対して平行な成分を有する磁界が上記中空導波路内に
   形成されるように上記中空導波路外に磁石を設けたこと
   を特徴とする導波路型レーザ。
2. （２）上記磁石が上記中空導波路の長手方向に複数個分
   割されて設けられると共に分割された各磁石が互いに同
   一極性を隣接させて配置されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の導波路型レーザ。