JPS6366073B2 - - Google Patents
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- JPS6366073B2 JPS6366073B2 JP58236061A JP23606183A JPS6366073B2 JP S6366073 B2 JPS6366073 B2 JP S6366073B2 JP 58236061 A JP58236061 A JP 58236061A JP 23606183 A JP23606183 A JP 23606183A JP S6366073 B2 JPS6366073 B2 JP S6366073B2
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- bore
- hollow cathode
- discharge
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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
- H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は構造簡易にしてブリユースター窓を金
属蒸気による汚染から確実に保護し得るようにし
た金属イオンレーザーに関する。
属蒸気による汚染から確実に保護し得るようにし
た金属イオンレーザーに関する。
近年、ホロー陰極放電を用いた金属イオンレー
ザーが種々提案されている。この種のレーザーは
その励起の強さから多色発振が可能で、現在のと
ころHe―Cdイオンレーザーでは12本の発振線が
観測されており、その中には光３原色の赤，青，
緑が含まれ、液体レーザーおよび固体レーザーに
みられないすぐれた特色を有し、例えばプリンタ
及び複写機のような装置への応用が期待されてい
るが、今だ実用の域に達していないのが実情であ
る。その原因としては種々考えられるが、主要な
ものとしてはレーザー活性領域内で金属蒸気を扱
うため、陰極表面やプリユースター窓に金属蒸気
が付着して絶えず初期状態を保つことができず、
動作特性に経年変化が起り、出力の安定性を確保
できないためと思われる。特に、レーザー管とし
てはブリユースター窓を保護するため一般にホロ
ー陰極の両端からボア内の金属蒸気が散逸しない
よう補助陽極による放電の電気泳動効果を利用し
て吹き返しを行つているが、陰極ボアと同じ直径
をもつ陽光柱放電通路では充分に吹き返すことが
できなかつた。
ザーが種々提案されている。この種のレーザーは
その励起の強さから多色発振が可能で、現在のと
ころHe―Cdイオンレーザーでは12本の発振線が
観測されており、その中には光３原色の赤，青，
緑が含まれ、液体レーザーおよび固体レーザーに
みられないすぐれた特色を有し、例えばプリンタ
及び複写機のような装置への応用が期待されてい
るが、今だ実用の域に達していないのが実情であ
る。その原因としては種々考えられるが、主要な
ものとしてはレーザー活性領域内で金属蒸気を扱
うため、陰極表面やプリユースター窓に金属蒸気
が付着して絶えず初期状態を保つことができず、
動作特性に経年変化が起り、出力の安定性を確保
できないためと思われる。特に、レーザー管とし
てはブリユースター窓を保護するため一般にホロ
ー陰極の両端からボア内の金属蒸気が散逸しない
よう補助陽極による放電の電気泳動効果を利用し
て吹き返しを行つているが、陰極ボアと同じ直径
をもつ陽光柱放電通路では充分に吹き返すことが
できなかつた。
そこで、例えばブリユースター窓の手前に金属
蒸気の散逸を防止する凝縮バツフルとしての金属
蒸気凝縮部を設けたものが提案（特開昭57―
32689号公報参照）されているが、このような構
造においてはレーザー管自体が複雑になり組立作
業性が悪い上、凝縮部によりレーザー管の寸法が
長くなるという欠点があつた。
蒸気の散逸を防止する凝縮バツフルとしての金属
蒸気凝縮部を設けたものが提案（特開昭57―
32689号公報参照）されているが、このような構
造においてはレーザー管自体が複雑になり組立作
業性が悪い上、凝縮部によりレーザー管の寸法が
長くなるという欠点があつた。
本発明は上述したような点に鑑みてなされたも
ので、補助陽極部の陽光柱放電通路の径をレーザ
ー増幅作用に寄与する陰極ボア内のグロー領域の
直径とほゞ等しくなるように陰極ボア径より細く
して放電電流密度を増し、吹き返し効果を増すと
いう極めて簡単な構成により、金属蒸気の散逸を
より確実に防止し、ブリユースター窓の汚染を防
止するようにした金属イオンレーザーを提供する
ものである。
ので、補助陽極部の陽光柱放電通路の径をレーザ
ー増幅作用に寄与する陰極ボア内のグロー領域の
直径とほゞ等しくなるように陰極ボア径より細く
して放電電流密度を増し、吹き返し効果を増すと
いう極めて簡単な構成により、金属蒸気の散逸を
より確実に防止し、ブリユースター窓の汚染を防
止するようにした金属イオンレーザーを提供する
ものである。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は本発明に係る金属イオンレーザーの一
実施例を示す断面図、第２図は同レーザーの要部
拡大断面図である。これらの図において、１は
Heガスを封入したレーザー管、２，３はブリユ
ースター窓、４はホロー陰極、５ａ，５ｂ，５ｃ
は主陽極、６ａ，６ｂは補助陽極、７は絶縁体、
８Ａ，８Ｂは金属イオン発生材料９の溜部、１０
は陽光柱放電通路、１１はグロー領域、１２は陰
極暗部、１３′は陰極ボア、４′はホロー陰極４の
外管である。
実施例を示す断面図、第２図は同レーザーの要部
拡大断面図である。これらの図において、１は
Heガスを封入したレーザー管、２，３はブリユ
ースター窓、４はホロー陰極、５ａ，５ｂ，５ｃ
は主陽極、６ａ，６ｂは補助陽極、７は絶縁体、
８Ａ，８Ｂは金属イオン発生材料９の溜部、１０
は陽光柱放電通路、１１はグロー領域、１２は陰
極暗部、１３′は陰極ボア、４′はホロー陰極４の
外管である。
前記ホロー陰極４は、例えばステンレス等から
なる導電性の肉厚パイプで形成されて、その中心
孔が前記グロー領域１１の発生する陰極ボア１
３′を構成し、周面に前記３本の主陽極５ａ，５
ｂ，５ｃが該陰極４の軸線方向に等間隔をおいて
配設されている。これら主陽極５ａ，５ｂ，５ｃ
の間隔は比較的狭く、例えば活性長30cm、ボア径
D3.5cmの場合、２cm程度に設定される。前記溜
部８Ａ，８Ｂは前記ホロー陰極４の外周面に中央
部の主陽極５ｂの両側に位置して形成された環状
溝からなり、これら溜部８Ａ，８Ｂに前記金属イ
オン発生材料９がそれぞれ収容されている。ま
た、前記各溜部８Ａ，８Ｂは前記ホロー陰極４の
陰極ボア１３′の表面１３に形成された周方向の
スリツト１４Ａ，１４Ｂにより前記グロー領域１
１と連通されている。このようにすると各溜部８
Ａ，８Ｂを前記グロー領域１１から実質的に離す
ことができ、プラズマの侵入を防止することがで
きる。
なる導電性の肉厚パイプで形成されて、その中心
孔が前記グロー領域１１の発生する陰極ボア１
３′を構成し、周面に前記３本の主陽極５ａ，５
ｂ，５ｃが該陰極４の軸線方向に等間隔をおいて
配設されている。これら主陽極５ａ，５ｂ，５ｃ
の間隔は比較的狭く、例えば活性長30cm、ボア径
D3.5cmの場合、２cm程度に設定される。前記溜
部８Ａ，８Ｂは前記ホロー陰極４の外周面に中央
部の主陽極５ｂの両側に位置して形成された環状
溝からなり、これら溜部８Ａ，８Ｂに前記金属イ
オン発生材料９がそれぞれ収容されている。ま
た、前記各溜部８Ａ，８Ｂは前記ホロー陰極４の
陰極ボア１３′の表面１３に形成された周方向の
スリツト１４Ａ，１４Ｂにより前記グロー領域１
１と連通されている。このようにすると各溜部８
Ａ，８Ｂを前記グロー領域１１から実質的に離す
ことができ、プラズマの侵入を防止することがで
きる。
前記補助陽極６ａ，６ｂは前記ブリユースター
窓２，３を保護するためのもので、前記ホロー陰
極４の両端にこれと同軸接合された絶縁キヤツプ
１５ａ，１５ｂに前記絶縁体７を介しそれぞれ配
設され、各陽極６ａ，６ｂは両側の前記主陽極５
ａ，５ｃと離して設けられている。そして、前記
各絶縁キヤツプ１５ａ，１５ｂの中心孔１６の径
d1は前記ボア径Ｄから陰極暗部１２の厚み分を引
いた値とほゞ等しい寸法に設定されている。
窓２，３を保護するためのもので、前記ホロー陰
極４の両端にこれと同軸接合された絶縁キヤツプ
１５ａ，１５ｂに前記絶縁体７を介しそれぞれ配
設され、各陽極６ａ，６ｂは両側の前記主陽極５
ａ，５ｃと離して設けられている。そして、前記
各絶縁キヤツプ１５ａ，１５ｂの中心孔１６の径
d1は前記ボア径Ｄから陰極暗部１２の厚み分を引
いた値とほゞ等しい寸法に設定されている。
前記主陽極５ａ，５ｂ，５ｃの絶縁体７は、セ
ラミツク等で形成されてその内端が前記ホロー陰
極４の陰極面とほゞ面一になるように該陰極４の
陽極取付用孔（図示せず）に外部から嵌合されて
アルゴン溶接等により固着されており、内端面中
央には前記各主陽極５ａ，５ｂ，５ｃの挿入端部
を収容する凹部１７が形成されている。前記各主
陽極５ａ，５ｂ，５ｃの内端は、前記絶縁体７の
内端縁、換言すればホロー陰極４の陰極面１３よ
り前記凹部１７内に所定寸法ｌだけ引込んでい
る。なお、補助陽極６ａ，６ｂの絶縁体７も同様
に形成されている。
ラミツク等で形成されてその内端が前記ホロー陰
極４の陰極面とほゞ面一になるように該陰極４の
陽極取付用孔（図示せず）に外部から嵌合されて
アルゴン溶接等により固着されており、内端面中
央には前記各主陽極５ａ，５ｂ，５ｃの挿入端部
を収容する凹部１７が形成されている。前記各主
陽極５ａ，５ｂ，５ｃの内端は、前記絶縁体７の
内端縁、換言すればホロー陰極４の陰極面１３よ
り前記凹部１７内に所定寸法ｌだけ引込んでい
る。なお、補助陽極６ａ，６ｂの絶縁体７も同様
に形成されている。
前記主陽極５ａ，５ｂ，５ｃおよび補助陽極６
ａ，６ｂの上端部は、下端が前記絶縁体７の上面
に形成された凹部に嵌合されたガラス管３０によ
つてそれぞれ囲繞されている。このガラス管３０
は前記各陽極とホロー陰極４の表面との間での放
電を防止するためのもので、該ガラス管３０と対
応する陽極との距離は陽極の熱膨張による屈曲に
対して両者が接触しない範囲で適宜な寸法に設定
保持されている。
ａ，６ｂの上端部は、下端が前記絶縁体７の上面
に形成された凹部に嵌合されたガラス管３０によ
つてそれぞれ囲繞されている。このガラス管３０
は前記各陽極とホロー陰極４の表面との間での放
電を防止するためのもので、該ガラス管３０と対
応する陽極との距離は陽極の熱膨張による屈曲に
対して両者が接触しない範囲で適宜な寸法に設定
保持されている。
次にこのような構成においてレーザー動作につ
いて説明する。
いて説明する。
主陽極５ａ，５ｂ，５ｃ、補助陽極６ａ，６ｂ
およびホロー陰極４との間に所要の電圧を印加
し、前記主陽極５ａ，５ｂ，５ｃと前記ホロー陰
極４間に負グロー放電を発生させる。ここで、金
属イオン発生材料９としてCdを用いたHe―Cdレ
ーザーの場合について説明すると、上記負グロー
放電の熱損によりCd蒸気が発生し、これがHeイ
オンなどの励起粒子によつて高いエネルギー準位
へ遷移される。
およびホロー陰極４との間に所要の電圧を印加
し、前記主陽極５ａ，５ｂ，５ｃと前記ホロー陰
極４間に負グロー放電を発生させる。ここで、金
属イオン発生材料９としてCdを用いたHe―Cdレ
ーザーの場合について説明すると、上記負グロー
放電の熱損によりCd蒸気が発生し、これがHeイ
オンなどの励起粒子によつて高いエネルギー準位
へ遷移される。
この場合、前記ホロー陰極４は肉厚パイプで形
成されているため、熱伝導および熱容量が大き
く、レーザー管１内の温度分布を均一にするの
で、異常グロー放電からアーク放電への移行は防
止される。
成されているため、熱伝導および熱容量が大き
く、レーザー管１内の温度分布を均一にするの
で、異常グロー放電からアーク放電への移行は防
止される。
また、前記主陽極５ａ，５ｂ，５ｃはその間隔
が狭く設定されているので、ホロー陰極４の陰極
面１３をHeイオンが絶えずスパツタリングし、
該陰極面１３の状態をきれいにする。また、スリ
ツト１４Ａ，１４Ｂを介して陽光柱放電通路１２
と各溜部８Ａ，８Ｂを連通し、前記溜部８Ａ，８
Ｂをグロー領域１１から実質的に離しているの
で、プラズマが各溜部８Ａ，８Ｂに入り込むのを
防止することができる。したがつて、Heイオン
のスパツタリングによつてCd蒸気が過多になる
ことがなく、陰極温度のみによつてCd蒸気圧を
制御できる利点を有している。
が狭く設定されているので、ホロー陰極４の陰極
面１３をHeイオンが絶えずスパツタリングし、
該陰極面１３の状態をきれいにする。また、スリ
ツト１４Ａ，１４Ｂを介して陽光柱放電通路１２
と各溜部８Ａ，８Ｂを連通し、前記溜部８Ａ，８
Ｂをグロー領域１１から実質的に離しているの
で、プラズマが各溜部８Ａ，８Ｂに入り込むのを
防止することができる。したがつて、Heイオン
のスパツタリングによつてCd蒸気が過多になる
ことがなく、陰極温度のみによつてCd蒸気圧を
制御できる利点を有している。
また、絶縁体７の内端面に凹部１７を設け、こ
の凹部７内に主陽極５ａ，５ｂ，５ｃの内端を位
置させ、ホロー陰極４より引込めているので、陰
極物質の絶縁体の凹部１７への付着凝固を防止す
る。
の凹部７内に主陽極５ａ，５ｂ，５ｃの内端を位
置させ、ホロー陰極４より引込めているので、陰
極物質の絶縁体の凹部１７への付着凝固を防止す
る。
すなわち、主陽極５ａ，５ｂ，５ｃを引込める
と、陰極面１３と面一にした場合もしくは陰極面
１３より陽光柱放電通路１０内に突出させた場合
に比べて、放電熱で凹部１７の内面全体を周囲の
陰極温度より高くなるように焼くと同時にHeイ
オンでスパツタリングするため、Cd蒸気および
陰極物質の付着が殆んど起らず、また放電の背後
（凹部１７の奥側）に入り込もうとするCd蒸気
は、主陽極５ａ，５ｂ，５ｃの真下にある陽光柱
放電の電気泳動効果によつて吹き返し、凹部奥壁
への付着を防止する。したがつて、主陽極５ａ，
５ｂ，５ｃとホロー陰極４とが短絡して同電位に
なることがなく、初期状態を良好に維持し、安定
な放電を得ることができる。なお補助陽極６ａ，
６ｂについても同様の作用効果を有する。
と、陰極面１３と面一にした場合もしくは陰極面
１３より陽光柱放電通路１０内に突出させた場合
に比べて、放電熱で凹部１７の内面全体を周囲の
陰極温度より高くなるように焼くと同時にHeイ
オンでスパツタリングするため、Cd蒸気および
陰極物質の付着が殆んど起らず、また放電の背後
（凹部１７の奥側）に入り込もうとするCd蒸気
は、主陽極５ａ，５ｂ，５ｃの真下にある陽光柱
放電の電気泳動効果によつて吹き返し、凹部奥壁
への付着を防止する。したがつて、主陽極５ａ，
５ｂ，５ｃとホロー陰極４とが短絡して同電位に
なることがなく、初期状態を良好に維持し、安定
な放電を得ることができる。なお補助陽極６ａ，
６ｂについても同様の作用効果を有する。
また、前記陽極５ａ，５ｂ，５ｃ，６ａ，６ｂ
の引込み寸法ｌをあまり大きくすると、陽光柱放
電の領域内に移動縞が発生し、陰極ボア内のグロ
ー放電に、そのゆらぎを伝え、レーザー領域が雑
音性の多いものとなる。一方、ｌを小さくし過ぎ
ると、Cd蒸気の吹き返しが悪くなる。したがつ
て、引込み寸法ｌとしては２mm程度が最適とされ
る。
の引込み寸法ｌをあまり大きくすると、陽光柱放
電の領域内に移動縞が発生し、陰極ボア内のグロ
ー放電に、そのゆらぎを伝え、レーザー領域が雑
音性の多いものとなる。一方、ｌを小さくし過ぎ
ると、Cd蒸気の吹き返しが悪くなる。したがつ
て、引込み寸法ｌとしては２mm程度が最適とされ
る。
前記各補助陽極６ａ，６ｂは絶縁キヤツプ１５
ａ，１５ｂ内における陽光柱放電の電気泳動効果
とホロー陰極４の負グロー放電による吹き返しに
より、Cd蒸気の散逸およびこの散逸によるブリ
ユースター窓２，３への付着を防止するが、この
場合本発明においては前述した通り絶縁キヤツプ
１５ａ，１５ｂの内径を負グロー領域の径とほゞ
同じにし、ホロー陰極４中の陰極暗部１２に対応
するリング状断面積分をなくしているので、Cd
蒸気に対する気密性を良好に保持し得、ブリユー
スター窓２，３をより一層保護する。また、Cd
蒸気の散逸が少ないので、ホロー陰極４の内部全
体に亘つてほぼ一様な蒸気密度を確保し得、一様
な放電を得ることができる。
ａ，１５ｂ内における陽光柱放電の電気泳動効果
とホロー陰極４の負グロー放電による吹き返しに
より、Cd蒸気の散逸およびこの散逸によるブリ
ユースター窓２，３への付着を防止するが、この
場合本発明においては前述した通り絶縁キヤツプ
１５ａ，１５ｂの内径を負グロー領域の径とほゞ
同じにし、ホロー陰極４中の陰極暗部１２に対応
するリング状断面積分をなくしているので、Cd
蒸気に対する気密性を良好に保持し得、ブリユー
スター窓２，３をより一層保護する。また、Cd
蒸気の散逸が少ないので、ホロー陰極４の内部全
体に亘つてほぼ一様な蒸気密度を確保し得、一様
な放電を得ることができる。
以上説明したように本発明に係る金属イオンレ
ーザーは、補助陽極部の陽光柱放電通路の断面積
をホロー陰極部のボア径より細くして陰極暗部に
対応する面積分をなくしたので、金属蒸気の気密
性がより一層向上し、金属蒸気の拡散およびブリ
ユースター窓への付着を防止することができ、金
属蒸気の制御を容易にする。また、構造簡易にし
て製作が容易で、安価に提供し得る。
ーザーは、補助陽極部の陽光柱放電通路の断面積
をホロー陰極部のボア径より細くして陰極暗部に
対応する面積分をなくしたので、金属蒸気の気密
性がより一層向上し、金属蒸気の拡散およびブリ
ユースター窓への付着を防止することができ、金
属蒸気の制御を容易にする。また、構造簡易にし
て製作が容易で、安価に提供し得る。
第１図は本発明に係る金属イオンレーザーの一
実施例を示す断面図、第２図は同レーザーの要部
拡大断面図である。 １…レーザー管、２，３…ブリユースター窓、
４…ホロー陰極、５，５ａ，５ｂ…主陽極、６
ａ，６ｂ…補助陽極、７…絶縁体、８Ａ，８Ｂ…
溜部、９…金属イオン発生材料、１０…陽光柱放
電通路、１１…グロー領域、１２…陰極暗部、１
３′…陰極ボア。
実施例を示す断面図、第２図は同レーザーの要部
拡大断面図である。 １…レーザー管、２，３…ブリユースター窓、
４…ホロー陰極、５，５ａ，５ｂ…主陽極、６
ａ，６ｂ…補助陽極、７…絶縁体、８Ａ，８Ｂ…
溜部、９…金属イオン発生材料、１０…陽光柱放
電通路、１１…グロー領域、１２…陰極暗部、１
３′…陰極ボア。
Claims (1)
- １ 負グロー放電を用いてレーザー光を発生させ
る金属イオンレーザーにおいて、主陽極が配設さ
れるホロー陰極の端部から補助陽極までの間の陽
光柱放電通路の径を、陰極ボア径より細くしてボ
ア内に発生するグロー領域の直径とほゞ等しくし
たことを特徴とする金属イオンレーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23606183A JPS60128685A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 金属イオンレ−ザ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23606183A JPS60128685A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 金属イオンレ−ザ− |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1268199A Division JPH06103762B2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | 金属イオンレーザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60128685A JPS60128685A (ja) | 1985-07-09 |
| JPS6366073B2 true JPS6366073B2 (ja) | 1988-12-19 |
Family
ID=16995149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23606183A Granted JPS60128685A (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 金属イオンレ−ザ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60128685A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61244081A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-30 | Koito Mfg Co Ltd | 金属イオンレ−ザ− |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS535592A (en) * | 1976-07-01 | 1978-01-19 | Xerox Corp | Laser |
| JPS5413903U (ja) * | 1977-06-29 | 1979-01-29 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5869970U (ja) * | 1981-11-04 | 1983-05-12 | 日本電気株式会社 | アルゴンレ−ザ管用ガラス管 |
-
1983
- 1983-12-16 JP JP23606183A patent/JPS60128685A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS535592A (en) * | 1976-07-01 | 1978-01-19 | Xerox Corp | Laser |
| JPS5413903U (ja) * | 1977-06-29 | 1979-01-29 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60128685A (ja) | 1985-07-09 |
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