JPS6355987A

JPS6355987A - レ−ザ装置

Info

Publication number: JPS6355987A
Application number: JP62148872A
Authority: JP
Inventors: アーサー　メイトランド
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1986-06-14
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1988-03-10
Also published as: GB2191628A; GB8614541D0; JPS63933A; GB8621078D0; GB2191628B; GB8710444D0; US4858237A

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）本発明はレーザ装置に関するものである。一般に、レー
ザ装置は、反転分布が少なくとも一つの励起状態と低エ
ネルギー状態との間に設定され、レーザ作用が起こり得
るように励起される物質を含んでいる。

（発明の目的および構成）本発明によれば、レーザ装置が提供され、該レーザ装置
は、励起された場合にレーザ活性媒体の少なくとも一部
を形成するように配置された物質と、表面に孔を有する
金属カソード部材と、アノード部材と、該アノードとカ
ソードとの間の領域におけるガスとを含み、かつこのレ
ーザ装置は前記アノードとカソードとの間に適当に高い
電位差が印加された場合に、上記の孔から離れる方向に
延びるように電子ビームを形成し、かつ該ビームを上記
の物質に入射して、該物質を励起するようになっている
ことを特徴とするものである。典型的には、前記ガスは
１トール以下であり、上記の電位差は数ＫＶであり、か
つ上記の孔は幅約１ｍｍ。

および深さ数止をもつものである。上記のレーザ活性媒
体の少なくとも一部を形成するように配置された物質は
、例えば流体を含むことができ、あるいは上記電子ビー
ムにより気化される金属を含むことができる。上記の金
属カソード部材の表面は、上記の孔の壁および底部を除
き、電気絶縁層で被覆することができる。また、該表面
は実質的に誘電性をもたないものであってもよい。上記
の物質が金属である場合には上記の表面は実質的に誘電
性をもたないものであることがより適している。なぜな
らば、いずれにしろ金属物質の凝縮またはスパッタリン
グが生じ、そのためカソード表面には金属の堆積が生ず
るからである。上記の表面に電気絶縁層を適用すること
により、電子ビームはこの電気絶縁層がない場合と比較
してより強く励起される。

上記の孔は任意の適当な形状のものであり得る。

例えば、該孔は円形断面のものあるいは長い溝であって
もよい。該孔を長い溝型とした場合には、得られる電子
ビームは液溝の長さに沿ったシート状のビームとして生
成される。また、この孔はブラインドであってもいいし
、上記のカソード部材を貫通するアパーチャであっても
よい。

複数の孔が該カソードの表面に形成されていることが好
ましく、この場合番孔は、適当に高い電位が該アパーチ
ャとカソードとの間に印加された場合に、液孔から離れ
る方向に延びる電子ビームを形成し、かつこれを上記の
物質上に入射させるように配置される。複数の孔を利用
することにより、上記物質に適用すべき出力を単一の孔
を使用した場合よりも増大させることができる。

上記カソードの表面は、上記の物質が置かれている領域
に形成された電子ビームを集光するような形状とするこ
とが好ましい。このカソードの表面は湾曲していること
が好ましく、かつ実質的に該物質を包囲するように配置
されていることが好ましい。また、このカソードの表面
は、該物質を収容するた必に用いることもできる。該物
質が金属である場合、該物質自体がアノード部材とじて
機能するように配置することもできる。更に、該−アノ
ード部材は、動作中に電子ビームが形成され２５方向の
一方の側に配置することができ、これに６ｈって何の障
害もなしに該電子ビームを該物質に向けることができる
。しかしながら、該アノード部材を該カソードの背後、
即ち該電子ビームが生成される側辺外の該表面の側に配
置することが好ＮＩ　Ｌいこともある。ある構成におい
て、このアノ−ド部材は該カソードを包囲するように配
置するご二とができる。

複数のカソード部材を使用することも有利であり、これ
により高い設計上の融通性が得られる。

カソード部材の一つをもう一つのカソードを包囲″８ｒ
るように配置することが好ましい場合があり、しかもカ
ソードのひとつが他のカソードよりも高い電位にあるこ
とが有利である。一つのカソード部材の複数の孔は他の
カソードの孔と整合してい９５ことが好ましい。

（実施例）以下、本発明を添付図面を参照しつつ、実施例により更
に説明する。

第１図を参照すると、本発明のレーザ装置は包囲体１を
含み、この包囲体はシリンダー２を包囲している。この
シリンダー２は金属製であり、その蒸気圧が十分である
ような温度まで加熱された場合に、ポンピング出力で励
起することによりレーザ活性媒体として機能する。この
態様では該シリンダーは銅製であるが、他の金属、例え
ば金およびカドミウムなどを使用することもできる。包
囲体１内には、電子ビームを形成するのに必要な低い圧
力の下でガスが収容されている。この例では、該ガスは
ネオンであり、圧力は約Ｑ、　５ｔｏｒｒである。カソ
ード部材３は、包囲体１内の、薄い金属シリンダー２の
外側に配置されており、かつ曲率をもった前面４を有し
、そこに形成された複数の孔５を備えている。電気絶縁
層６はカソード部材３の実質的に全ての表面を被覆して
おり、但し液孔の壁部および底部分は被覆されていない
。この表面はこの被覆がない場合には、蒸気のガスに暴
露されるであろう。同様なカソード部材７が第１のカソ
ード部材３に対向して配置されており、これも曲率をも
つ前面８を有している。２つのアノード９および１０が
カソード部材３および７の側部に配置されている。

このレーザ装置の動作中、数ＫＶ程度の適当に高い電位
差がアノード部材９および１０とカソード部材３および
７との間に与えられ、電子ビームが生成され、これはカ
ソード部材３および７の前面における孔５の各々から遠
ざかる方向に延びるように形成される。かくして形成さ
れた電子ビームはシリンダー２を衝撃し、かつこれを加
熱し、かくして金属の蒸気が放出される。次いで、この
電子ビームはかくして発生する金属蒸気を励起してレー
ザ作用を生ずる。

第２図および第３図を参照すると、本発明によるもう一
つのレーザ装置はセラミック管１１を含み、このセラミ
ック管１１は円筒状のカソード部材１２の長さ方向に沿
って配置され、かつヘリウムガスを含んでいる。カソー
ド部材１２は包囲体１１の内面の実質的全てを覆ってお
り、しかもその長さに沿って、その円周の回りにこれを
貫通して設けられた複数の孔１３を有している。カソー
ド部材１２の前面１４は無垢であり、電気絶縁層により
被覆されてはいない。孔１３の各々はブラインドであり
、その底部分はセラミック管１１の表面により画成され
ている。アノード部材１５がセラミック管１１内にその
縦軸に沿って配置されている。

動作中、数ＫＶの大きな電位差がアノードおよびカソー
ド部材１５奢よび１２の間に与えられる。

複数の電子ビームが孔１３からこの装置の中心部分に向
かう方向に延びるように形成され、かつ管１１の釉に沿
った領域に集光される。アノード１５の表面から気化さ
れた金属蒸気（この態様では銅）は励起され、レーザ作
用を生ずる。

第４図を見ると、第３図に示した孔は、管１１の軸に平
行な方向に配列された複数の溝１６で置換することがで
きる。動作中、シート状の電子ビームは多溝１６に沿っ
て形成される。もう一つの態様（図示せず）において、
この溝は管１１の回りにその周辺を取り巻くように配列
することができる。

第５図を参照すると、本発明による更に別のレーザ装置
は金属シリンダー１７を有し、その内部には円筒状のカ
ソード部材１８が収容されており、該カソードはそこに
穿たれた複数の孔１９を有している。この金属シリンダ
ー１７は、この装置の動作中はアノードとして機能する
ように配置されている。円筒状の基板２０がシリンダー
１７の軸に沿って配置されており、これは金属層２１を
有している。この金属層２１は、この装置の動作中レー
ザ活性媒体源として機能する。

この装置の動作中、十分に大きな電位差が金属シリンダ
ー１７とカソード部材１８との間に与えられた場合、電
子ビームが番孔に沿って形成され、かつこれは金属層２
１に向けられる。この金属は気化され、レーザ活性媒体
の一部を形成する。

金属層２１それ自体は、アノード部材として機能するよ
うに配置することができる。

第６図に示されたもう一つの態様においては、複数の同
心状の金属リング２２および２３が使用されており、こ
れらはカソード部材として機能し、その各々はこれらを
完全に貫通する複数の孔２４を有しており、かつ隣接リ
ングの孔と整合されている。

外側リング２２はセラミック管２５に隣接して配置され
ており、鎖管は該リング内の孔の底部分を画成し、かつ
低圧のガスを含んでいる。孔２４内で相互に離れている
リング２２および２３の表面は電気絶縁層２６で被覆さ
れている。中空の円筒状の金属棒２７はこの配置の中心
軸に沿って内部リング２３内に配置されており、かつ金
属を含んでいて、該金属の蒸気はレーザ活性媒体を形成
する。

動作中、金属棒２７は、アノード部材として機能する９
ように接続され、一方２つのリング２２および２３は、
カソード部材として機能するように接続され、外部リン
グ２２は内部リングよりも低い電位を有する。かくして
、内部リング２３は外部リング２２に対してアノードと
して機能し、電位の点で数ＫＶ高くなっている。電子ビ
ームは外部リング２２内の孔２４に沿って形成され、か
つ内部リング２３の孔２４を介して加速される。該内部
リングの孔でビーム電流が増幅され、該ビームはそのエ
ネルギーを増す。この電子ビームは棒２７を衝撃し、金
属を気化させ、蒸気内にレーザ作用を発生させる。

図示してないが、勿輪軸の各端部には窓が設けられてい
て、レーザの輻射を装置から伝送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーザ装置の断面の一部を示す模式的
な図であり、第２図は本発明によるもう一つの、レーザ装置の横断面
の一部を示す模式的な図であり、第３図は、第２図に示
した装置の一部を切り取り、より詳細に示した模式的な
斜視図であり、第４図は、本発明によるレーザ装置のカ
ソード部材のもう一つの形状の切り欠き図かつ斜視図を
模式的に示した図であり、第５図は、本発明による更に別のレーザ装置の横断面を
模式的に示す図であり、および第６図は、本発明による
他のレーザ装置の断面を示す模式的な図である。（主な参照番号）１・・包囲体、２・・シリンダー、３．７・・カソード部材、４．８．１４・・前面、５．１３．１９２４・・孔、６．２６・・絶縁層、９．１０．１５・・アノード部材、１１．２５・・セラミック管、１２．１８・・円筒状カソード部材、１６・・溝、１７・・金属シリンダー、２０・・円筒状基板、２１・・金属層、２２．２３・・金属リング、２７・・中空円筒状金属棒。図面の浄訳内′８（こ変更なし）ＦＩＧ、／

Claims

【特許請求の範囲】

（１）励起時にレーザ活性媒体の少なくとも一部を形成
するように配置された物質と、表面に孔を有する金属カ
ソード部材と、アノード部材と、該アノードとカソード
との間の領域内のガスとをから成るレーザ装置において
、該アノードとカソードとの間に適当に高い電位が印加
された場合に、電子ビームが上記の孔を離れる方向に延
びるように形成されて上記の物質上に入射し、かつこれ
を励起するようになっていることを特徴とするレーザ装
置。
（２）上記の金属カソード部材の表面が実質的に誘電性
でないことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
のレーザ装置。
（３）上記の孔が長い溝であることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項または第（２）項に記載のレーザ装
置。
（４）上記カソード部材の表面に複数の孔を含み、該各
孔は、該アノードとカソードとの間に適当に高い電位が
印加された場合に、電子ビームが前記孔を離れる方向に
延びるように形成されてかつ上記の物質上に入射するよ
うに、配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項ないし第（３）項のいずれか１項に記載のレ
ーザ装置。
（５）上記のカソード部材の表面が、形成された上記の
電子ビームを、上記の物質が置かれている領域内に集光
するような形状であることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項ないし第（４）項のいずれか１項に記載のレ
ーザ装置。
（６）上記カソードの表面が湾曲しており、かつ実質的
に上記の物質を包囲するように配置されていることを特
徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載のレーザ装置
。
（７）上記のカソード部材が包囲体内に配置されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（
６）項のいずれか１項に記載のレーザ装置。
（８）上記の物質が金属を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項ないし第（７）項のいずれか１項に
記載のレーザ装置。
（９）上記の物質が上記のアノード部材として機能する
ように配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
第（８）項に記載のレーザ装置。
（１０）上記の物質が棒状であり、該棒が電子ビームに
より加熱されて蒸気を発生し、そこでレーザ作用が生じ
るようになっていることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項ないし第（９）項のいずれか１項に記載のレー
ザ装置。
（１１）上記のアノード部材が、動作中に電子ビームが
形成される方向の一方の側に配置されていることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（１０）項の
いずれか１項に記載のレーザ装置。
（１２）上記のアノード部材が、上記の孔が配置されて
いる上記のカソード部材の表面の背後に配置されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（
１０）項のいずれか１項に記載のレーザ装置。
（１３）上記のアノード部材が上記のカソード部材を実
質的に取り囲むように配置されていることを特徴とする
特許請求の範囲第（１２）項記載のレーザ装置。
（１４）複数のカソード部材を含むことを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項ないし第（１３）項のいずれか
１項に記載のレーザ装置。
（１５）上記のカソード部材がもう一つのカソード部材
を包囲するように配置されていることを特徴とする特許
請求の範囲第（１４）項に記載のレーザ装置。
（１６）上記のカソード部材の一つが、動作中に他のカ
ソード部材よりも低い電位となるように配置されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第四項に記載のレーザ
装置。
（１７）上記カソード部材の一つの孔が他のカソード部
材における孔と整合されていることを特徴とする特許請
求の範囲第（１５）項または第（１６）項に記載のレー
ザ装置。