JPS6364913B2 - - Google Patents
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- JPS6364913B2 JPS6364913B2 JP55131729A JP13172980A JPS6364913B2 JP S6364913 B2 JPS6364913 B2 JP S6364913B2 JP 55131729 A JP55131729 A JP 55131729A JP 13172980 A JP13172980 A JP 13172980A JP S6364913 B2 JPS6364913 B2 JP S6364913B2
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- laser
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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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
-
- 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
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- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、長い電極として構成されるかあるい
は個別電極例えばピン電極を備えたらせん状陽極
とらせん状陰極とからなる、ガス状レーザ媒質の
横方向励起用２本巻きらせん状電極装置に関す
る。
は個別電極例えばピン電極を備えたらせん状陽極
とらせん状陰極とからなる、ガス状レーザ媒質の
横方向励起用２本巻きらせん状電極装置に関す
る。
このような２本巻きらせん状電極装置を使用し
て、原子状ガス、分子ガス、混合ガス、金属蒸
気、特にきわめて短寿命の高レーザ準位をもつよ
うなガス状レーザ媒質を、パルス状横方向ガス放
電によりレーザ動作が得られるように励起するこ
とができ、その際らせん状電極構造体により円対
称なレーザビーム断面の発生が著しく促進され
る。
て、原子状ガス、分子ガス、混合ガス、金属蒸
気、特にきわめて短寿命の高レーザ準位をもつよ
うなガス状レーザ媒質を、パルス状横方向ガス放
電によりレーザ動作が得られるように励起するこ
とができ、その際らせん状電極構造体により円対
称なレーザビーム断面の発生が著しく促進され
る。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第2042612号明
細書により、分子ガスレーザの横方向励起用２本
巻きらせん状電極装置が既に公知であり、そのら
せん状陽極もらせん状陰極も多数のピン電極を備
えている。陰極ピンは放電容器の外側でらせん状
電流分配器により電気的に互いに接続され、一方
陽極ピンはまず適当な直列抵抗を使用して互いに
減結合される。それぞれの放電路内の放電電流を
制限して、生ずるアークを安定化するという付加
的な役割をもつこの減結合抵抗の外部接続線が、
らせん状陽極電流分配器となるようにまとめられ
ている。このように形成された陰極電流分配器ま
たは陽極電流分配器は、大抵の場合それぞれ１点
でのみ、しかもなるべく中央で励起に必要な高電
圧パルスを供給される。しかしこのような公知の
２本巻きらせん状電極装置では、放電間隔が常に
高電圧スイツチおよび放電すべきコンデンサと直
列接続されているという事実が重要である。さら
にこの放電回路は通常比較的大きいインダクタン
スをもつている。このインダクタンスは、スイツ
チおよびコンデンサの自己インダクタンスにより
生じ、また大きい面積をもつ必然的な導体条片に
よつても生ずる。この比較的高インダクタンスの
放電回路およびそれにより生ずる電圧または電流
の立上りの比較的低い速度のため、公知の２本巻
きらせん状電極装置は、例えばCO2のように容易
に反転可能なガスの励起にしか適していない。こ
のようなガスは、その上位レーザ準位の比較的長
い寿命のため、比較的小さい傾斜の電流立上り辺
により励起することもできる。しかしこれに反し
てこのような電極装置は、上位レーザ準位が
100ns以下のきわめて短い寿命をもちしたがつて
このガス中で状態占有の反転がはじめておこるよ
うにほぼ同じ短い時間に励起せねばならないよう
なガス状レーザ媒質の励起には適していない。こ
のようなレーザ媒質の最もよく知られているもの
は窒素N2であり、その上位レーザ準位は再び壊
変するまでに約40nsしか寿命がなく、したがつて
急速な放電装置のきびしい試金石とみなすことが
できる。
細書により、分子ガスレーザの横方向励起用２本
巻きらせん状電極装置が既に公知であり、そのら
せん状陽極もらせん状陰極も多数のピン電極を備
えている。陰極ピンは放電容器の外側でらせん状
電流分配器により電気的に互いに接続され、一方
陽極ピンはまず適当な直列抵抗を使用して互いに
減結合される。それぞれの放電路内の放電電流を
制限して、生ずるアークを安定化するという付加
的な役割をもつこの減結合抵抗の外部接続線が、
らせん状陽極電流分配器となるようにまとめられ
ている。このように形成された陰極電流分配器ま
たは陽極電流分配器は、大抵の場合それぞれ１点
でのみ、しかもなるべく中央で励起に必要な高電
圧パルスを供給される。しかしこのような公知の
２本巻きらせん状電極装置では、放電間隔が常に
高電圧スイツチおよび放電すべきコンデンサと直
列接続されているという事実が重要である。さら
にこの放電回路は通常比較的大きいインダクタン
スをもつている。このインダクタンスは、スイツ
チおよびコンデンサの自己インダクタンスにより
生じ、また大きい面積をもつ必然的な導体条片に
よつても生ずる。この比較的高インダクタンスの
放電回路およびそれにより生ずる電圧または電流
の立上りの比較的低い速度のため、公知の２本巻
きらせん状電極装置は、例えばCO2のように容易
に反転可能なガスの励起にしか適していない。こ
のようなガスは、その上位レーザ準位の比較的長
い寿命のため、比較的小さい傾斜の電流立上り辺
により励起することもできる。しかしこれに反し
てこのような電極装置は、上位レーザ準位が
100ns以下のきわめて短い寿命をもちしたがつて
このガス中で状態占有の反転がはじめておこるよ
うにほぼ同じ短い時間に励起せねばならないよう
なガス状レーザ媒質の励起には適していない。こ
のようなレーザ媒質の最もよく知られているもの
は窒素N2であり、その上位レーザ準位は再び壊
変するまでに約40nsしか寿命がなく、したがつて
急速な放電装置のきびしい試金石とみなすことが
できる。
したがつて本発明の課題は、最初にあげた種類
の２本巻きらせん状電極装置を改良して、上位レ
ーザ準位のきわめて短い寿命をもつようなガス状
レーザ媒質特に窒素でもレーザビームの発生を可
能にするようにすることにある。さらに上位レー
ザ準位の比較的長い寿命をもつ他のガス状レーザ
媒質例えばCO2を使用する場合、レーザ遷移の際
関与する上位レーザ準位が、公知の２本巻きらせ
ん状電極装置において可能であるよりもつと効果
的に励起されるようにする。
の２本巻きらせん状電極装置を改良して、上位レ
ーザ準位のきわめて短い寿命をもつようなガス状
レーザ媒質特に窒素でもレーザビームの発生を可
能にするようにすることにある。さらに上位レー
ザ準位の比較的長い寿命をもつ他のガス状レーザ
媒質例えばCO2を使用する場合、レーザ遷移の際
関与する上位レーザ準位が、公知の２本巻きらせ
ん状電極装置において可能であるよりもつと効果
的に励起されるようにする。
この課題の解決策として本発明によれば、両方
のらせん状電極構造体の間に、間隔をおいてコン
デンサの形の蓄勢器が低抵抗値で低誘導性の給電
線を介して接続されている。これらのコンデンサ
は均一な間隔で設けられているのがよい。
のらせん状電極構造体の間に、間隔をおいてコン
デンサの形の蓄勢器が低抵抗値で低誘導性の給電
線を介して接続されている。これらのコンデンサ
は均一な間隔で設けられているのがよい。
このような蓄勢器により、レーザ媒質がきわめ
て短い寿命の上位レーザ準位をもつているときに
もレーザを動作させることが可能である。
て短い寿命の上位レーザ準位をもつているときに
もレーザを動作させることが可能である。
前記の給電線を使用して２本巻きらせんへコン
デンサを直接挿入することにより、放電電流ルー
プは充分小さくなり、したがつて充分低いインダ
クタンスに保たれて、上位レーザ準位のきわめて
短い寿命をもつガス状レーザ媒質の効果的な励起
に必要な電流立上りのきわめて高い速度が得られ
る。さらに上位レーザ準位の長い寿命をもつガス
状レーザにおいて、このように電流立上りを速く
することによつて、公知のらせん状電極装置で可
能であるよりもつと効果的に状態の占有反転が行
なわれる。なぜならば、放電時間が短いため、上
位レーザ準位の占有に関して寄生損失機構が大幅
に回避されるからである。
デンサを直接挿入することにより、放電電流ルー
プは充分小さくなり、したがつて充分低いインダ
クタンスに保たれて、上位レーザ準位のきわめて
短い寿命をもつガス状レーザ媒質の効果的な励起
に必要な電流立上りのきわめて高い速度が得られ
る。さらに上位レーザ準位の長い寿命をもつガス
状レーザにおいて、このように電流立上りを速く
することによつて、公知のらせん状電極装置で可
能であるよりもつと効果的に状態の占有反転が行
なわれる。なぜならば、放電時間が短いため、上
位レーザ準位の占有に関して寄生損失機構が大幅
に回避されるからである。
特許請求の範囲第４項ないし第６項には、その
つど使用されるガス状レーザ媒質の閃絡特性のた
め放電を安定化する手段が付加的に必要になる場
合に対して、本発明の有利な改良が提示されてい
る。この付加的な手段は、電極部分範囲に２本巻
きらせんを分割すること、および個別電極相互に
減結合することに関するものである。特許請求の
範囲第３項に述べたように、らせん状電極構造体
を複数の同じ電極部分範囲に分割する際、各部分
に固有の蓄勢器を付属させることにより、隣接す
る部分の大まかな予備減結合が行なわれる。これ
に関して特許請求の範囲第４項は、１つのらせん
に存在する個別電極とちようど同じ数の電極部分
にらせん状電極構造体を分割する事例を考慮して
いる。最後に特許請求の範囲第５項は、ガス放電
がわずかな放電路に絞られるのを防止するため
に、放電電流を関係する個別電極へ均一に分布す
る適当な減結合手段を使用することを含んでい
る。全体としてみれば、大まかな減結合も微細な
減結合も、個々にあるいは組合わせて、電極構造
体の全長にわたる均一でかつ分散したガス放電を
行なわせ、したがつて安定な横方向励起を行なう
という役割をもつている。特許請求の範囲第６項
には、市販の部品および慣用の実験手段で簡単に
作ることのできる２本巻きらせん状電極装置の可
能な実施例が示されている。
つど使用されるガス状レーザ媒質の閃絡特性のた
め放電を安定化する手段が付加的に必要になる場
合に対して、本発明の有利な改良が提示されてい
る。この付加的な手段は、電極部分範囲に２本巻
きらせんを分割すること、および個別電極相互に
減結合することに関するものである。特許請求の
範囲第３項に述べたように、らせん状電極構造体
を複数の同じ電極部分範囲に分割する際、各部分
に固有の蓄勢器を付属させることにより、隣接す
る部分の大まかな予備減結合が行なわれる。これ
に関して特許請求の範囲第４項は、１つのらせん
に存在する個別電極とちようど同じ数の電極部分
にらせん状電極構造体を分割する事例を考慮して
いる。最後に特許請求の範囲第５項は、ガス放電
がわずかな放電路に絞られるのを防止するため
に、放電電流を関係する個別電極へ均一に分布す
る適当な減結合手段を使用することを含んでい
る。全体としてみれば、大まかな減結合も微細な
減結合も、個々にあるいは組合わせて、電極構造
体の全長にわたる均一でかつ分散したガス放電を
行なわせ、したがつて安定な横方向励起を行なう
という役割をもつている。特許請求の範囲第６項
には、市販の部品および慣用の実験手段で簡単に
作ることのできる２本巻きらせん状電極装置の可
能な実施例が示されている。
このようなレーザ媒質を収容するガスレーザ放
電容器に公知のらせん状電極構造体を使用するこ
とによつて、ほぼ円形のビーム断面をもつレーザ
ビームが得られ、しかもアイリス絞りにより均質
な放電範囲を絞ることによつてではなく、単にレ
ーザ媒質の高度に回転対称な横方向励起によつて
得られる。隣接対の放電軸線に対して小さい角だ
けはずれている放電軸線をもつピン電極間の多数
の横方向個別放電が重なるため、管断面への投影
図において、均質に照射されかつ中心区域を少し
強調された円が現われ、その結果光学的共振器を
使用する場合、横方向基本モードTEMppが優先
することになる。円形断面をもつビームは単一発
散をもち、換言すれば従来のように水平発散およ
び垂直発散で動作させる代りに、今や放電容器の
長くなるにつれてよくなる値の提示で充分であ
る。しかし特に円形断面をもつレーザビームはほ
ぼ理想的な集束特性をもつており、すなわち例え
ば窒素レーザビームは従来の球面石英レンズで１
点へ集束することができ、それによりきわめて高
い出力密度が得られる。
電容器に公知のらせん状電極構造体を使用するこ
とによつて、ほぼ円形のビーム断面をもつレーザ
ビームが得られ、しかもアイリス絞りにより均質
な放電範囲を絞ることによつてではなく、単にレ
ーザ媒質の高度に回転対称な横方向励起によつて
得られる。隣接対の放電軸線に対して小さい角だ
けはずれている放電軸線をもつピン電極間の多数
の横方向個別放電が重なるため、管断面への投影
図において、均質に照射されかつ中心区域を少し
強調された円が現われ、その結果光学的共振器を
使用する場合、横方向基本モードTEMppが優先
することになる。円形断面をもつビームは単一発
散をもち、換言すれば従来のように水平発散およ
び垂直発散で動作させる代りに、今や放電容器の
長くなるにつれてよくなる値の提示で充分であ
る。しかし特に円形断面をもつレーザビームはほ
ぼ理想的な集束特性をもつており、すなわち例え
ば窒素レーザビームは従来の球面石英レンズで１
点へ集束することができ、それによりきわめて高
い出力密度が得られる。
本発明によるらせん状N2レーザを概略的に示
した図面について本発明を以下に説明する。
した図面について本発明を以下に説明する。
第１図において、放電容器はＧで示されてい
る。この放電容器Ｇは40mmの外径のアクリルガラ
ス管からなり、600mmの全長をもつている。両端
面には、Ｏリングで密封された石英窓Ｆがはめら
れている。電極構造体により包囲される有効区域
は500mmの長さをもつている。電極構造体は、ら
せん状陽極Ａと、この陽極に対し管軸線のまわり
に180゜だけ回転した位置にあるらせん状陰極Ｋと
から構成されている。両電極はそれぞれ一連の炭
素混成抵抗REによつて形成され、これら抵抗RE
は減結合素子として用いられ、2Wの公称電力消
費で10Ωの個別抵抗値をもつている。２本巻きら
せん内で直接電極ピンとして役立つ抵抗線は同じ
長さに切りつめられ、各抵抗はアクリル管上に接
着されているので、充分な気密性が保証されてい
る。らせんの閃絡距離およびピツチは20mmおよび
100mmで、後者は有効長に沿う２本巻きらせんの
ちようど５巻回を生ずる。全体で101対のピン電
極があつて、管長に分布され、それぞれ20対が１
巻回を形成している。それにより、抵抗の寸法に
よつて下限を与えられる２つの順次に続く抵抗素
子の間隔を管軸線上へ投影すると、５mmの間隔の
横方向放電が生ずる。陰極列の外側にある抵抗線
は互いにろう付けされて、なめらかならせん状電
流分配器を形成し、陽極の抵抗素子は10個ずつの
群にまとめられ、それによりその近傍範囲の各部
分範囲の付加的なあらい予備減結合が生ずる。
る。この放電容器Ｇは40mmの外径のアクリルガラ
ス管からなり、600mmの全長をもつている。両端
面には、Ｏリングで密封された石英窓Ｆがはめら
れている。電極構造体により包囲される有効区域
は500mmの長さをもつている。電極構造体は、ら
せん状陽極Ａと、この陽極に対し管軸線のまわり
に180゜だけ回転した位置にあるらせん状陰極Ｋと
から構成されている。両電極はそれぞれ一連の炭
素混成抵抗REによつて形成され、これら抵抗RE
は減結合素子として用いられ、2Wの公称電力消
費で10Ωの個別抵抗値をもつている。２本巻きら
せん内で直接電極ピンとして役立つ抵抗線は同じ
長さに切りつめられ、各抵抗はアクリル管上に接
着されているので、充分な気密性が保証されてい
る。らせんの閃絡距離およびピツチは20mmおよび
100mmで、後者は有効長に沿う２本巻きらせんの
ちようど５巻回を生ずる。全体で101対のピン電
極があつて、管長に分布され、それぞれ20対が１
巻回を形成している。それにより、抵抗の寸法に
よつて下限を与えられる２つの順次に続く抵抗素
子の間隔を管軸線上へ投影すると、５mmの間隔の
横方向放電が生ずる。陰極列の外側にある抵抗線
は互いにろう付けされて、なめらかならせん状電
流分配器を形成し、陽極の抵抗素子は10個ずつの
群にまとめられ、それによりその近傍範囲の各部
分範囲の付加的なあらい予備減結合が生ずる。
レーザの励起のために、反転充放電の原理によ
る高電圧パルス発生器が設けられ、その回路が第
２図に示されている。反転充放電容量CDの配置
はらせん状電極構造体の条件に合わされており、
換言すれば、電極形状の全長にわたつて均一な放
電を行なうために、各陽極部分範囲A1〜Aoに、
固有の低誘導性給電線Z1〜Zoを介して反転充放電
コンデンサCD1〜CDoが局部蓄勢器として付属して
いる。このような給電線の誘導性をできるだけ低
くするために、反転充放電コンデンサCD1〜CDo
は、第１図に示すように２本巻きらせんの空所へ
直接挿入されている。
る高電圧パルス発生器が設けられ、その回路が第
２図に示されている。反転充放電容量CDの配置
はらせん状電極構造体の条件に合わされており、
換言すれば、電極形状の全長にわたつて均一な放
電を行なうために、各陽極部分範囲A1〜Aoに、
固有の低誘導性給電線Z1〜Zoを介して反転充放電
コンデンサCD1〜CDoが局部蓄勢器として付属して
いる。このような給電線の誘導性をできるだけ低
くするために、反転充放電コンデンサCD1〜CDo
は、第１図に示すように２本巻きらせんの空所へ
直接挿入されている。
第２図の回路によれば、まず低誘導性蓄勢コン
デンサCSが高電圧供給装置から抵抗R1およびR2
を介して、コンデンサCSの片側を接地する圧力の
かかつた火花間隙Ｓが点弧するまで充電される。
それによりコンデンサCSの電荷は、10個の570pF
高電圧セラミツクコンデンサからなる反転充放電
容量CDへ伝達される。これらのコンデンサは管
の全長に分布され、個々のコンデンサ素子は10個
の電極部分範囲のそれぞれ１つとなるように並列
接続されている。反転充放電コンデンサCDに電
荷がたまると、レーザ管にかかる電圧が上昇し、
絶縁破壊後コンデンサCD1〜CDoはガスを介して急
激に放電する。これにより分子窒素の第２の正の
帯系の三重項状態の電子衝撃励起が直接行なわ
れ、続いて337.1mmでレーザが動作する。抵抗R1
は、接地段階中火間隙を通る電源装置の電流を制
限する役割をもつている。低誘導性蓄勢コンデン
サCSは８個の2400pF高電圧セラミツクコンデン
サからなり、これらのセラミツクコンデンサは圧
縮空気で制御される３電極火花間隙Ｓのまわりに
同軸的に設けられ、火花間隙Ｓは通常の点火プラ
グTrで始動することができる。さらに形式RG―
213／Ｕの長さ20本の並列接続された同軸ケーブ
ルが蓄勢コンデンサCSを個々の反転充放電コンデ
ンサCD1〜CDoへ接続することによつて、回路のイ
ンダクタンスが低く保たれる。さらに同じ理由か
ら10個の個々の高電圧抵抗R21〜R2o（ｎ＝10）が
同じ理由から並列接続されて、R2を形成してい
る。
デンサCSが高電圧供給装置から抵抗R1およびR2
を介して、コンデンサCSの片側を接地する圧力の
かかつた火花間隙Ｓが点弧するまで充電される。
それによりコンデンサCSの電荷は、10個の570pF
高電圧セラミツクコンデンサからなる反転充放電
容量CDへ伝達される。これらのコンデンサは管
の全長に分布され、個々のコンデンサ素子は10個
の電極部分範囲のそれぞれ１つとなるように並列
接続されている。反転充放電コンデンサCDに電
荷がたまると、レーザ管にかかる電圧が上昇し、
絶縁破壊後コンデンサCD1〜CDoはガスを介して急
激に放電する。これにより分子窒素の第２の正の
帯系の三重項状態の電子衝撃励起が直接行なわ
れ、続いて337.1mmでレーザが動作する。抵抗R1
は、接地段階中火間隙を通る電源装置の電流を制
限する役割をもつている。低誘導性蓄勢コンデン
サCSは８個の2400pF高電圧セラミツクコンデン
サからなり、これらのセラミツクコンデンサは圧
縮空気で制御される３電極火花間隙Ｓのまわりに
同軸的に設けられ、火花間隙Ｓは通常の点火プラ
グTrで始動することができる。さらに形式RG―
213／Ｕの長さ20本の並列接続された同軸ケーブ
ルが蓄勢コンデンサCSを個々の反転充放電コンデ
ンサCD1〜CDoへ接続することによつて、回路のイ
ンダクタンスが低く保たれる。さらに同じ理由か
ら10個の個々の高電圧抵抗R21〜R2o（ｎ＝10）が
同じ理由から並列接続されて、R2を形成してい
る。
レーザは後方鏡としてまたは考慮されている波
長に対する全反射鏡Ｍとして役立つアルミニウム
蒸着ガラス基板により作動せしめられた。２回通
過した後前の窓から出るレーザ発光の光出力は、
金属で被覆された濃度フイルタにより弱められ
た。レーザパルスは、光電管VALVOUVAC20
および約400psの共通な立上り時間をもつオシロ
グラフTEKTRONIX519からなる急速検出装置
で記録された。ピーク出力はエネルギー測定から
誘導され、しかもレーザプレシジヨンコーポレイ
シヨンのエネルギー測定器RK―3230をパイロ電
気エネルギー測定ヘツドと共に使用することによ
つて得られたが、ここでは100個の個別シヨツト
を検出できたので、光電管と濃度フイルタとの組
合わせより信頼性があつた。このレーザでは最適
な作動が圧力に関係しているので、一定の充電電
圧が設定され、それからガス圧力がレーザ出力の
最大値を通過することによつて、測定値が記録さ
れた。その際特に高いパルス繰返し速度で作動さ
せる場合、レーザ管内における適当なガス通過が
非常に重要であることがわかつた。なぜならば先
行パルスより遅れている残留イオン化がガスの絶
縁破壊電圧を著しく低下させ、それによりレーザ
出力が減少するからである。
長に対する全反射鏡Ｍとして役立つアルミニウム
蒸着ガラス基板により作動せしめられた。２回通
過した後前の窓から出るレーザ発光の光出力は、
金属で被覆された濃度フイルタにより弱められ
た。レーザパルスは、光電管VALVOUVAC20
および約400psの共通な立上り時間をもつオシロ
グラフTEKTRONIX519からなる急速検出装置
で記録された。ピーク出力はエネルギー測定から
誘導され、しかもレーザプレシジヨンコーポレイ
シヨンのエネルギー測定器RK―3230をパイロ電
気エネルギー測定ヘツドと共に使用することによ
つて得られたが、ここでは100個の個別シヨツト
を検出できたので、光電管と濃度フイルタとの組
合わせより信頼性があつた。このレーザでは最適
な作動が圧力に関係しているので、一定の充電電
圧が設定され、それからガス圧力がレーザ出力の
最大値を通過することによつて、測定値が記録さ
れた。その際特に高いパルス繰返し速度で作動さ
せる場合、レーザ管内における適当なガス通過が
非常に重要であることがわかつた。なぜならば先
行パルスより遅れている残留イオン化がガスの絶
縁破壊電圧を著しく低下させ、それによりレーザ
出力が減少するからである。
紫外線レーザ発光の時間依存性を示すスクリー
ン映像が第３図に示されている。これはレーザ出
力パルスの典型的な形状を表わし、3600個の個別
シヨツトが重ねられている。この特殊な例では、
垂直偏向および水平偏向は、コンデンサCSの所で
測定して22K.Vの充電電圧と80mbarの窒素圧力
において、150KW／cmおよび5ns／cmの値であ
る。レーザ動作の限界電圧は11K.Vであつた。
32K.Vの充電電圧で、シヨツト当り2.4mJのエネ
ルギーをもつ480KWのピーク出力が得られた。
前記のパルスピーク出力において、実験中５ない
し6nsの半価幅が測定された。レーザの比エネル
ギーは、157cm3の有効容積および0.03％の全効率
で15mJ／cm3の値となつた。第３図において多数
の重ねられた個別シヨツトからわかるように、シ
ヨツトごとの再現可能性したがつてレーザの安定
性がすぐれていた。
ン映像が第３図に示されている。これはレーザ出
力パルスの典型的な形状を表わし、3600個の個別
シヨツトが重ねられている。この特殊な例では、
垂直偏向および水平偏向は、コンデンサCSの所で
測定して22K.Vの充電電圧と80mbarの窒素圧力
において、150KW／cmおよび5ns／cmの値であ
る。レーザ動作の限界電圧は11K.Vであつた。
32K.Vの充電電圧で、シヨツト当り2.4mJのエネ
ルギーをもつ480KWのピーク出力が得られた。
前記のパルスピーク出力において、実験中５ない
し6nsの半価幅が測定された。レーザの比エネル
ギーは、157cm3の有効容積および0.03％の全効率
で15mJ／cm3の値となつた。第３図において多数
の重ねられた個別シヨツトからわかるように、シ
ヨツトごとの再現可能性したがつてレーザの安定
性がすぐれていた。
レーザビームの断面が第４図に示されている。
可視的にするため螢光スクリーン上で偏向された
レーザビームは完全に均質であり、約20mmの近接
区域直径をもつ円形断面を示し、これにより各ピ
ン放電の閃絡距離が再現される。この断面は円形
絞りを使用することによつては得られず、放電の
形状すなわちらせん状電極構造体の明らかな結果
である。各ピン放電はその先行ピン放電に対して
小さい角だけ回され、従来の球面レンズで容易に
集束される円対称のよく規定されたレーザビーム
を生ずる事実である。そのために注意すべきこと
として、２本巻きらせんの最後の巻回のピン先端
がスクリーン上へ投影され、しかもビーム発散の
結果としてまた管の後方部分の軸線上に生ずるレ
ーザ発光のため投影され、それにより全体として
ビームの縁が鋸車状構造をとるが、これは非常に
容易にしかもレーザ内部で絞られた。
可視的にするため螢光スクリーン上で偏向された
レーザビームは完全に均質であり、約20mmの近接
区域直径をもつ円形断面を示し、これにより各ピ
ン放電の閃絡距離が再現される。この断面は円形
絞りを使用することによつては得られず、放電の
形状すなわちらせん状電極構造体の明らかな結果
である。各ピン放電はその先行ピン放電に対して
小さい角だけ回され、従来の球面レンズで容易に
集束される円対称のよく規定されたレーザビーム
を生ずる事実である。そのために注意すべきこと
として、２本巻きらせんの最後の巻回のピン先端
がスクリーン上へ投影され、しかもビーム発散の
結果としてまた管の後方部分の軸線上に生ずるレ
ーザ発光のため投影され、それにより全体として
ビームの縁が鋸車状構造をとるが、これは非常に
容易にしかもレーザ内部で絞られた。
測定結果から、本発明の特徴により、長く延び
かつインダクタンスを伴う電流ループであるにも
かかわらず、らせん状窒素レーザにおける放電
を、分子状窒素における状態の占有反転を生ずる
のに充分とすることができる。しかし多数の横方
向放電をらせん状にすることによつて生ずる放射
状補強輪郭が円対称なレーザビームを発生し、従
来の球面レンズでこのレーザビームを容易に集束
できることは明らかである。上述した装置は、従
来の構造と完全に比較される最初の横方向に励起
される窒素レーザである。
かつインダクタンスを伴う電流ループであるにも
かかわらず、らせん状窒素レーザにおける放電
を、分子状窒素における状態の占有反転を生ずる
のに充分とすることができる。しかし多数の横方
向放電をらせん状にすることによつて生ずる放射
状補強輪郭が円対称なレーザビームを発生し、従
来の球面レンズでこのレーザビームを容易に集束
できることは明らかである。上述した装置は、従
来の構造と完全に比較される最初の横方向に励起
される窒素レーザである。
本発明による２本巻きらせん状電極装置の上述
した実施例の測定の終了後、２本巻きらせんが抵
抗によつて形成されず、針金接続部をもつ簡単な
針金ピンによつて形成され、ピン対の10個ずつの
群への分割が行なわれるときにも、らせん状窒素
レーザにおいて同じように良好な結果の得られる
ことがわかつた。その際抵抗による隣接放電の微
細減結合や、電極部分範囲の形成による大まかな
予備減結合は不要である。簡単化された２本巻き
らせん状電極装置のこの驚くべき特性は、おそら
く次のことによるのであろう。すなわち窒素では
アークのない均質放電にとつて最適な圧力（20な
いし約150mbar）はちようど最適なレーザ作動圧
力（約50ないし80mbar）を含んでいるので、こ
の場合減結合手段は必要ではない。しかし他のガ
スを使用する場合このことは当てはまらず、その
場合実施例または特許請求の範囲に述べた減結合
手段を省略できないことが前提となる。
した実施例の測定の終了後、２本巻きらせんが抵
抗によつて形成されず、針金接続部をもつ簡単な
針金ピンによつて形成され、ピン対の10個ずつの
群への分割が行なわれるときにも、らせん状窒素
レーザにおいて同じように良好な結果の得られる
ことがわかつた。その際抵抗による隣接放電の微
細減結合や、電極部分範囲の形成による大まかな
予備減結合は不要である。簡単化された２本巻き
らせん状電極装置のこの驚くべき特性は、おそら
く次のことによるのであろう。すなわち窒素では
アークのない均質放電にとつて最適な圧力（20な
いし約150mbar）はちようど最適なレーザ作動圧
力（約50ないし80mbar）を含んでいるので、こ
の場合減結合手段は必要ではない。しかし他のガ
スを使用する場合このことは当てはまらず、その
場合実施例または特許請求の範囲に述べた減結合
手段を省略できないことが前提となる。
本発明による２本巻きらせん状電極装置は、両
方のらせん状電極例えば陰極がらせん状梁として
構成され、したがつて個別電極あるいはピン電極
をもたない場合にも作動可能である。これに反し
別のらせん状電極例えば陽極に対して、減結合す
るか電極部分範囲へ分割することが可能である。
さらに本発明は、らせん状陽極もらせん状陰極も
長く延びる任意の断面のらせん状電極輪郭の形に
構成されているような２本巻きらせん状電極装置
にも関する。もちろん電極のこのような構成は、
主放電前の放電容積に充分な荷電粒子を通して長
く延びた電極輪郭にもかかわらず均一に分数した
ガス放電を可能にするという役割をもついわゆる
予備イオン化を必要にする。
方のらせん状電極例えば陰極がらせん状梁として
構成され、したがつて個別電極あるいはピン電極
をもたない場合にも作動可能である。これに反し
別のらせん状電極例えば陽極に対して、減結合す
るか電極部分範囲へ分割することが可能である。
さらに本発明は、らせん状陽極もらせん状陰極も
長く延びる任意の断面のらせん状電極輪郭の形に
構成されているような２本巻きらせん状電極装置
にも関する。もちろん電極のこのような構成は、
主放電前の放電容積に充分な荷電粒子を通して長
く延びた電極輪郭にもかかわらず均一に分数した
ガス放電を可能にするという役割をもついわゆる
予備イオン化を必要にする。
第１図は２本巻きらせんへ直接挿入されるコン
デンサをもつ２本巻きらせん状電極装置の斜視
図、第２図はその放電回路の接続図、第３図は本
発明によるらせん状窒素レーザのレーザのレーザ
出力のオシログラム、第４図はレーザビームの断
面写真である。 A1〜Ao…陽極部分範囲、CD1〜CDo…コンデン
サ、CS…蓄勢コンデンサ、Ｅ…ピン電極、Ｇ…放
電容器、Ｋ…陰極、R21〜R2o…高電圧抵抗、RE
…抵抗、Z1〜Zo…給電線。
デンサをもつ２本巻きらせん状電極装置の斜視
図、第２図はその放電回路の接続図、第３図は本
発明によるらせん状窒素レーザのレーザのレーザ
出力のオシログラム、第４図はレーザビームの断
面写真である。 A1〜Ao…陽極部分範囲、CD1〜CDo…コンデン
サ、CS…蓄勢コンデンサ、Ｅ…ピン電極、Ｇ…放
電容器、Ｋ…陰極、R21〜R2o…高電圧抵抗、RE
…抵抗、Z1〜Zo…給電線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 長い電極として構成されるかあるいは個別電
極例えばピン電極を備えたらせん状陽極とらせん
状陰極とからなる電極装置において、両方のらせ
ん状電極構造体の間に、間隔をおいてコンデンサ
CDの形の蓄勢器が低抵抗値で低誘導性の給電線
Ｚを介して接続されていることを特徴とする、ガ
ス状レーザ媒質の横方向励起用２本巻きらせん状
電極装置。 ２ コンデンサCDが均一な間隔で設けられてい
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記
載の２本巻きらせん状電極装置。 ３ コンデンサCDが二重らせんの空所へ挿入さ
れ、らせん状電極構造体と直接電気接続されてい
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項ある
いは第２項に記載の２本巻きらせん状電極装置。 ４ 少なくともらせん状陽極が互いに分離した
個々の部分A1〜Aoに分割され、これらの部分に
それぞれ１つのコンデンサCD1〜CDoが付属してい
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記
載の２本巻きらせん状電極装置。 ５ 各部分A1〜Aoが少なくとも１つのピン電極
Ｅをもつていることを特徴とする、特許請求の範
囲第４項に記載の２本巻きらせん状電極装置。 ６ 各らせん状電極ＡおよびＫまたは各部分の隣
接するピン電極Ｅが、適当な減結合手段例えば抵
抗REにより互いに減結合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２本巻き
らせん状電極装置。 ７ 減結合抵抗REが市販の炭素混成抵抗であり、
その一方の接続線がピン電極Ｅとして絶縁管例え
ばアクリルガラスからなる絶縁管により形成され
る放電容器Ｇの壁に外側から差し通され、そこに
密に接着され、他方の接続線がらせんあるいはそ
の部分を形成するため隣接する抵抗の外側接続線
にろう付けされていることを特徴とする、特許請
求の範囲第６項に記載の２本巻きらせん状電極装
置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2939121A DE2939121C2 (de) | 1979-09-27 | 1979-09-27 | Bifilare, helische Elektrodenanordnung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5656688A JPS5656688A (en) | 1981-05-18 |
| JPS6364913B2 true JPS6364913B2 (ja) | 1988-12-14 |
Family
ID=6081995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13172980A Granted JPS5656688A (en) | 1979-09-27 | 1980-09-24 | Double winding spiral electrode device for laterally exciting gas laser medium |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4370598A (ja) |
| JP (1) | JPS5656688A (ja) |
| CA (1) | CA1169952A (ja) |
| DE (1) | DE2939121C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63180707U (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-22 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3222200A1 (de) * | 1982-06-12 | 1983-12-15 | Karl-Heinz Dipl.-Phys. Dr.-Ing. 4630 Bochum Krahn | Bifilare, helische elektrodenanordnung fuer hoehere gasdruecke |
| DE3239972A1 (de) * | 1982-10-28 | 1984-05-03 | Hermann Dr. 3400 Göttingen Bücher | Hochspannungsentladungsgepumpter gaslaser |
| US4618961A (en) * | 1982-12-16 | 1986-10-21 | Sutter Jr Leroy V | Configuration of electrodes for transversely excited gas lasers |
| US4596018A (en) * | 1983-10-07 | 1986-06-17 | Minnesota Laser Corp. | External electrode transverse high frequency gas discharge laser |
| DE3422525A1 (de) | 1984-06-16 | 1986-02-13 | Trumpf GmbH & Co, 7257 Ditzingen | Gefalteter co(pfeil abwaerts)2(pfeil abwaerts)-laser |
| DE3448212C2 (ja) * | 1984-06-16 | 1993-03-18 | Trumpf Gmbh & Co, 7257 Ditzingen, De | |
| JPS61219191A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-29 | ユルゲン・ヘルト | レーザーガス中の放電を励起する装置 |
| DE3536693A1 (de) * | 1985-03-20 | 1986-09-25 | Lasertechnik GmbH, 6050 Heusenstamm | Vorrichtung zur anregung einer entladung in einem lasergas |
| DE3520989A1 (de) * | 1985-06-12 | 1986-12-18 | Karl-Heinz Dipl.-Phys. Dr.-Ing. 4630 Bochum Krahn | Elektrodenanordnung fuer hf-angeregte gaslaser |
| US4759028A (en) * | 1986-06-18 | 1988-07-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Double helix RF line for CO2 laser |
| JPS63296382A (ja) * | 1987-05-28 | 1988-12-02 | Fanuc Ltd | レ−ザ発振装置 |
| JP4752370B2 (ja) * | 2005-07-25 | 2011-08-17 | 株式会社トヨトミ | 電源コードの取付け構造 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4840678A (ja) * | 1971-09-28 | 1973-06-14 | ||
| JPS5285333A (en) * | 1976-01-02 | 1977-07-15 | Coherent Radiation | Power source for pulse raser |
| JPS5422196A (en) * | 1977-07-19 | 1979-02-19 | Battelle Memorial Institute | Electric drive pulse laser |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3427567A (en) * | 1967-05-19 | 1969-02-11 | Hughes Aircraft Co | Gaseous laser discharge tube |
| CA897238A (en) * | 1969-08-29 | 1972-04-04 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Energization of molecular gas laser for mode and scatter control |
-
1979
- 1979-09-27 DE DE2939121A patent/DE2939121C2/de not_active Expired
-
1980
- 1980-09-24 JP JP13172980A patent/JPS5656688A/ja active Granted
- 1980-09-24 US US06/190,367 patent/US4370598A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-09-29 CA CA000361231A patent/CA1169952A/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4840678A (ja) * | 1971-09-28 | 1973-06-14 | ||
| JPS5285333A (en) * | 1976-01-02 | 1977-07-15 | Coherent Radiation | Power source for pulse raser |
| JPS5422196A (en) * | 1977-07-19 | 1979-02-19 | Battelle Memorial Institute | Electric drive pulse laser |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63180707U (ja) * | 1987-05-14 | 1988-11-22 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5656688A (en) | 1981-05-18 |
| CA1169952A (en) | 1984-06-26 |
| US4370598A (en) | 1983-01-25 |
| DE2939121C2 (de) | 1982-04-29 |
| DE2939121A1 (de) | 1981-04-09 |
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