JPS639177A - ガスレ−ザ発振器 - Google Patents
ガスレ−ザ発振器Info
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- JPS639177A JPS639177A JP15147186A JP15147186A JPS639177A JP S639177 A JPS639177 A JP S639177A JP 15147186 A JP15147186 A JP 15147186A JP 15147186 A JP15147186 A JP 15147186A JP S639177 A JPS639177 A JP S639177A
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- discharge
- gas
- laser oscillator
- turbulence
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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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
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的１
（産業上の利用分野）
この発明は大出力ガスレーザ発振器に係り、特に放電電
力密度を高めたコンパクトな高性能ガスレーザ発振器に
関する。
力密度を高めたコンパクトな高性能ガスレーザ発振器に
関する。
（従来の技術）
一般に大出力のガスレーザ発振器において（よ送風機に
よりレーザ媒質ガスを放電励起部に高速循環させてグロ
ー放電により励起し、レーザ媒質ガスのガス流方向と直
交する方向に光軸を有する光共振器の作用でレーザ出力
を取り出している。この種のガスレーザ発振器の例を第
３図に示す（東芝レビュー３９巻２号（１９８４）に示
された方式）。
よりレーザ媒質ガスを放電励起部に高速循環させてグロ
ー放電により励起し、レーザ媒質ガスのガス流方向と直
交する方向に光軸を有する光共振器の作用でレーザ出力
を取り出している。この種のガスレーザ発振器の例を第
３図に示す（東芝レビュー３９巻２号（１９８４）に示
された方式）。
第３図に示すように、レーザ風洞１の内部には放電励起
部２と熱交換器３及び送風機４がおる。
部２と熱交換器３及び送風機４がおる。
放電励起部２は複数個に分割したピン状陰極５とこれに
対向配置した棒状陽極６から成る放電部、及びこの電極
間に循環させるレーザ媒質ガスのガス流７の方向と直角
方向に光軸を配置した光共振器８ａ、８ｂとで構成して
いる。また各ピン状陰極５にはグロー放電を並列して安
定点弧させるために抵抗性インピーダンス９を接続して
いる。レーザ媒質ガスとしては、例えば、ＣＯ２、Ｎ２
、Ｈｅガスを含む混合ガスを約５Ｑｌ’−ｏｒｒ程度の
圧力で使用する。また、放電励起部を循環させるレーザ
媒質ガスのガス流７の速度は数１０ｍ／Ｓ程度である。
対向配置した棒状陽極６から成る放電部、及びこの電極
間に循環させるレーザ媒質ガスのガス流７の方向と直角
方向に光軸を配置した光共振器８ａ、８ｂとで構成して
いる。また各ピン状陰極５にはグロー放電を並列して安
定点弧させるために抵抗性インピーダンス９を接続して
いる。レーザ媒質ガスとしては、例えば、ＣＯ２、Ｎ２
、Ｈｅガスを含む混合ガスを約５Ｑｌ’−ｏｒｒ程度の
圧力で使用する。また、放電励起部を循環させるレーザ
媒質ガスのガス流７の速度は数１０ｍ／Ｓ程度である。
動作時においては電源１１から上記抵抗性インピーダン
ス９を介しピン状陰極５、棒状陽極６間に数１ＣＯ０Ｖ
以上の高電圧を印加して第４図に示す様に両電極５，６
間にグロー放電１２を発生させ、この放電エネルギーに
よってレーザ媒質ガスを励起する。
ス９を介しピン状陰極５、棒状陽極６間に数１ＣＯ０Ｖ
以上の高電圧を印加して第４図に示す様に両電極５，６
間にグロー放電１２を発生させ、この放電エネルギーに
よってレーザ媒質ガスを励起する。
この時、光共振器Ｂａ、Ｂｂの作用によりレーザ発振が
起こりレーザ媒質ガスのガス流７方向及び放電方向と直
角方向にレーザ出力１３が得られる。
起こりレーザ媒質ガスのガス流７方向及び放電方向と直
角方向にレーザ出力１３が得られる。
ところで第３図に示した様な従来のガスレーザ発振器に
おいて、装置をコンパクト化するためにはグロー放電１
２の単位体積当たりの電力、即ち電力密度を高めること
が必要である。しかるに放電電力密度を高めるとグロー
放電が収縮して放電グローが高温となり、いわゆるアー
ク状態となるため、レーザ発振ができなくなる。
おいて、装置をコンパクト化するためにはグロー放電１
２の単位体積当たりの電力、即ち電力密度を高めること
が必要である。しかるに放電電力密度を高めるとグロー
放電が収縮して放電グローが高温となり、いわゆるアー
ク状態となるため、レーザ発振ができなくなる。
このアーク発生はガス温度が上昇する熱的不安定と言わ
れており、このアーク発生を防ぐために、一般にレーザ
ｉ質ガスの流れ７の速度を大にしてグロー放電空間を冷
却している。
れており、このアーク発生を防ぐために、一般にレーザ
ｉ質ガスの流れ７の速度を大にしてグロー放電空間を冷
却している。
しかしながら単純に流速のみを上昇さでもアークの発生
する限界の放電電力密度、即ちアーク限界はおる程度以
上は上昇せず、むしろ低下する場合もめることが知られ
ている。（ＳＯＶｉｅｔ ＪＯ４Ｊｒｎａｌｏｆ Ｑｕ
ａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ １１（１２）１
９８１．Ｐ１５４３）。
する限界の放電電力密度、即ちアーク限界はおる程度以
上は上昇せず、むしろ低下する場合もめることが知られ
ている。（ＳＯＶｉｅｔ ＪＯ４Ｊｒｎａｌｏｆ Ｑｕ
ａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ １１（１２）１
９８１．Ｐ１５４３）。
（発明が解決しようとする問題点）
上記の様に、従来のガスレーザ発県器においては、アー
ク発生を防ぐためにレーザ媒質ガスの流速を高くしても
アーク限界が上昇せず、この結果放電電力匣度を一定以
上高めることができないという問題点を有していた。
ク発生を防ぐためにレーザ媒質ガスの流速を高くしても
アーク限界が上昇せず、この結果放電電力匣度を一定以
上高めることができないという問題点を有していた。
本発明は、以上の様な問題点を解決するために提案され
たものでおり、その目的は、アーク限界を上昇させるこ
とにより、放電電力密度を上昇させ、コンパクトで効率
の良いガスレーザ発１辰器を提供することでおる。
たものでおり、その目的は、アーク限界を上昇させるこ
とにより、放電電力密度を上昇させ、コンパクトで効率
の良いガスレーザ発１辰器を提供することでおる。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
上記の目的を連成するための前提として、出願人が流速
の上昇によってアーク限界が必ずしも上昇しない原因に
ついて詳細な研究をすすめたところ、次のことが明らか
となった。
の上昇によってアーク限界が必ずしも上昇しない原因に
ついて詳細な研究をすすめたところ、次のことが明らか
となった。
即ら、レーザ媒質ガスがピン状陰極に沿って流れるため
に、ガスの流速を上昇させるに従い、グロー放電柱がピ
ン状陰極の軸上に集中してグロー放電柱の温度が上がり
、発振効率が低下する。
に、ガスの流速を上昇させるに従い、グロー放電柱がピ
ン状陰極の軸上に集中してグロー放電柱の温度が上がり
、発振効率が低下する。
この事実を前提として、本発明によるがスレーザ発（辰
器においては、放電部に乱流を発生ざぜるための乱流発
生手段を設けることを特徴としている。
器においては、放電部に乱流を発生ざぜるための乱流発
生手段を設けることを特徴としている。
（作用）
本発明は、以上の様な構成を有することにより、放電部
において高速ガス流を撹拌するため、放電空間において
一様なグロー放電を得られ、グロ一温度の上昇の問題が
ない。
において高速ガス流を撹拌するため、放電空間において
一様なグロー放電を得られ、グロ一温度の上昇の問題が
ない。
この結果、レーザ媒質ガスの流速に比例してアーク限界
、従って放電電力密度を上昇できる。
、従って放電電力密度を上昇できる。
（実施例）
以下、本発明によるガスレーザ装置の一実施例を第１図
を用いて具体的に説明する。
を用いて具体的に説明する。
本実施例の構成
本実施例において、放電部以外の構成は、第３図の示し
た従来例と同一であるため説明を省略する。
た従来例と同一であるため説明を省略する。
第１図に示す様に、放電部においては複数個に分割され
たピン状陰極５と棒状陽極６との間に、ガラス等の無機
絶縁材料より成る乱流発生棒１０が配設されている。こ
の乱流発生棒１０は各ピン状陰極５の軸線上にそれぞれ
配置されている。
たピン状陰極５と棒状陽極６との間に、ガラス等の無機
絶縁材料より成る乱流発生棒１０が配設されている。こ
の乱流発生棒１０は各ピン状陰極５の軸線上にそれぞれ
配置されている。
本実施例の作用
以上の様な構成を有する本実施例の作用は次の通りであ
る。
る。
まず、本実施例において、基本的なレーザ発振動作は第
４図に示した従来例と同様で必る。
４図に示した従来例と同様で必る。
即ち、レーザ媒質ガスとしてＣＯ２、Ｎ２、Ｈｅガスを
含む混合ガスを約５０Ｔｏｒｒの圧力で使用し、数１０
ｍ／Ｓの速度でピン状陰極５から棒状Ｐ；Ｊ極６の方向
に循環させる。そして、両電極の間には、電源１１から
抵抗性インピーダンス９を介して数１ＣＯ０Ｖ以上の高
電圧を印加し、これによって電極間にグロー放電が形成
される。
含む混合ガスを約５０Ｔｏｒｒの圧力で使用し、数１０
ｍ／Ｓの速度でピン状陰極５から棒状Ｐ；Ｊ極６の方向
に循環させる。そして、両電極の間には、電源１１から
抵抗性インピーダンス９を介して数１ＣＯ０Ｖ以上の高
電圧を印加し、これによって電極間にグロー放電が形成
される。
この時、本実施例においては放電部に乱流発生棒１０が
配設されているので、レーザ媒質ガスの流れ７は効果的
に撹拌され、旋回流１２ａが生じるため、グロー放電は
一様に形成される。また、ガスがピン状陰極５に沿って
流れないため、従来の様にグローが集中し、グロ一温度
が上昇することがなく、アーク限界が上昇している。従
って、ガスの流速を上昇させることで、これに比例して
放電電力密度を上昇させることができ、コンパクトで効
率の良いがスレーザ発振器を提供できる。
配設されているので、レーザ媒質ガスの流れ７は効果的
に撹拌され、旋回流１２ａが生じるため、グロー放電は
一様に形成される。また、ガスがピン状陰極５に沿って
流れないため、従来の様にグローが集中し、グロ一温度
が上昇することがなく、アーク限界が上昇している。従
って、ガスの流速を上昇させることで、これに比例して
放電電力密度を上昇させることができ、コンパクトで効
率の良いがスレーザ発振器を提供できる。
＊他の実施例
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
乱流発生手段は適宜選択可能であり、例えば浮遊電位電
極棒を設ける構成が考えられる。
乱流発生手段は適宜選択可能であり、例えば浮遊電位電
極棒を設ける構成が考えられる。
また、ピン状陰極をＣＯ２分子の分子量４４より大きい
主成分から成る耐酸化性材料、より具体的には、ＳＵＳ
、Ｐｔ、Ｎ ｉ等を使用する実施例が考えられる。この
様な耐酸化性ピン状陰極を使用したガスレーザ発振器の
作用は、次の通りでめる。
主成分から成る耐酸化性材料、より具体的には、ＳＵＳ
、Ｐｔ、Ｎ ｉ等を使用する実施例が考えられる。この
様な耐酸化性ピン状陰極を使用したガスレーザ発振器の
作用は、次の通りでめる。
即ち、動作時には、前述の通り、高い電圧が印加される
ことにより、電極間にグロー放電が形成され、陰極がイ
オンスパッタを受ける。この時、公知の様に陰極をＭＯ
等にて形成した場合には、陰極がイオンスパッタを受け
、スパッタ作用による消耗を生ずると共に、表面酸化が
進み、陰極寿命が短くなってしまう。これに対し、本実
施例では、ピン状陰極をＣＯ２分子の分子量４４より大
きい主成分から成る耐酸化性材料にて形成しているため
、スパッタによる消耗量を低減でき、しかも、ＳＵＳや
ｐｔ、Ｎｉ等耐酸化性の強い材料を使用しているため、
表面酸化の問題も解消され、従って、陰極寿命の大幅な
延長が可能となる。この結果、従来必要でおったピン状
陰極の酸化による定期的な研磨作業等が不要となり、よ
り使用性の高いガスレーザ発振器を提供できる。
ことにより、電極間にグロー放電が形成され、陰極がイ
オンスパッタを受ける。この時、公知の様に陰極をＭＯ
等にて形成した場合には、陰極がイオンスパッタを受け
、スパッタ作用による消耗を生ずると共に、表面酸化が
進み、陰極寿命が短くなってしまう。これに対し、本実
施例では、ピン状陰極をＣＯ２分子の分子量４４より大
きい主成分から成る耐酸化性材料にて形成しているため
、スパッタによる消耗量を低減でき、しかも、ＳＵＳや
ｐｔ、Ｎｉ等耐酸化性の強い材料を使用しているため、
表面酸化の問題も解消され、従って、陰極寿命の大幅な
延長が可能となる。この結果、従来必要でおったピン状
陰極の酸化による定期的な研磨作業等が不要となり、よ
り使用性の高いガスレーザ発振器を提供できる。
［発明の効果］
以上説明した様に本発明によれば、放電部に乱流発生手
段を設けるという簡単な構成により、均一なグロー放電
を維持できるため、従来不可能でめった放電電力密度の
上昇を果し、コンパクトで効率の良いガスレーザ発振器
を提供できる。
段を設けるという簡単な構成により、均一なグロー放電
を維持できるため、従来不可能でめった放電電力密度の
上昇を果し、コンパクトで効率の良いガスレーザ発振器
を提供できる。
第１図は、本発明によるガスレーザ発振器の一実施例に
あける放電部を示す断面図、第２図は、ガス流速比と放
電電力密度比との関係を示すグラフ、第３図は従来のガ
スレーザ発（辰器を示す斜視図、第４図は第３図の放電
部を示す斜視図である。 １・・・レーザ風洞、２・・・放電励起部、３・・・熱
交換器、４・・・送風機、５・・・ピン状陰極、６・・
・棒状陽極、７・・・ガス流、８・・・光共振器、９・
・・抵抗性インピーダンス、１０・・・乱流発生構造体
、１１・・・電源、１２・・・グロー放電、１２ａ・・
・レーザ媒質ガス旋回流、１３・・・レーザ出力。 第 １ 図 ガス流速比 第 ３ 図
あける放電部を示す断面図、第２図は、ガス流速比と放
電電力密度比との関係を示すグラフ、第３図は従来のガ
スレーザ発（辰器を示す斜視図、第４図は第３図の放電
部を示す斜視図である。 １・・・レーザ風洞、２・・・放電励起部、３・・・熱
交換器、４・・・送風機、５・・・ピン状陰極、６・・
・棒状陽極、７・・・ガス流、８・・・光共振器、９・
・・抵抗性インピーダンス、１０・・・乱流発生構造体
、１１・・・電源、１２・・・グロー放電、１２ａ・・
・レーザ媒質ガス旋回流、１３・・・レーザ出力。 第 １ 図 ガス流速比 第 ３ 図
Claims (5)
- （１）真空容器内にＣＯ＿２等を含むレーザ媒質ガスを
低ガス圧で封入し、このガスを送風機で少なくとも一対
の陰陽電極から成る放電部と熱交換器を通して循環させ
、前記放電部の外部より高電圧を印加して放電部にグロ
ー放電を形成し、この放電部に光路を形成し一対のミラ
ーにより光共振器を構成することによりレーザ発振をさ
せる放電励起形ガスレーザ発振器において、 前記放電部内に乱流を発生させるための乱流発生手段を
設けたことを特徴とするガスレーザ発振器。 - （２）乱流発生手段として、陰陽電極間にガラス等の無
機絶縁材料より成る乱流発生棒を設けたものである特許
請求の範囲第１項記載のガスレーザ発振器。 - （３）乱流発生手段として、陰陽電極間に導電材料より
成る浮遊電位電極棒を設けたものである特許請求の範囲
第１項記載のガスレーザ発振器。 - （４）真空容器内にＣＯ＿２等を含むレーザ媒質ガスを
低ガス圧で封入し、このガスを送風機で少なくとも一対
の陰陽電極から成る放電部と熱交換器を通して循環させ
、前記放電部の外部より高電圧を印加して放電部にグロ
ー放電を形成し、この放電部に光路を形成し一対のミラ
ーにより光共振器を構成することによりレーザ発振をさ
せる放電励起形ガスレーザ発振器において、 放電部を構成する陰極として、ＣＯ＿２分子の分子量４
４より大きい主要成分から成る耐酸化性材料にて形成し
た陰極を使用することを特徴とするガスレーザ発振器。 - （５）耐酸化性材料として、ＳＵＳ、Ｐｔ、Ｎｉを使用
する特許請求の範囲第４項記載のガスレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15147186A JPS639177A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | ガスレ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15147186A JPS639177A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | ガスレ−ザ発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS639177A true JPS639177A (ja) | 1988-01-14 |
Family
ID=15519240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15147186A Pending JPS639177A (ja) | 1986-06-30 | 1986-06-30 | ガスレ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS639177A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02103973A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Toshiba Corp | パルスレーザ発振装置 |
| JPH06260699A (ja) * | 1992-10-06 | 1994-09-16 | Lambda Physik G Zur Herstellung Von Lasern Mbh | プレイオン化および／または放電用の少なくとも１つの陽極および陰極を有するレーザー |
-
1986
- 1986-06-30 JP JP15147186A patent/JPS639177A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02103973A (ja) * | 1988-10-13 | 1990-04-17 | Toshiba Corp | パルスレーザ発振装置 |
| JPH06260699A (ja) * | 1992-10-06 | 1994-09-16 | Lambda Physik G Zur Herstellung Von Lasern Mbh | プレイオン化および／または放電用の少なくとも１つの陽極および陰極を有するレーザー |
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