JPH01146381A - ガスレーザ装置 - Google Patents

ガスレーザ装置

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JPH01146381A
JPH01146381A JP30441787A JP30441787A JPH01146381A JP H01146381 A JPH01146381 A JP H01146381A JP 30441787 A JP30441787 A JP 30441787A JP 30441787 A JP30441787 A JP 30441787A JP H01146381 A JPH01146381 A JP H01146381A
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JP
Japan
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laser
gas
laser beam
laser light
resonator
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Pending
Application number
JP30441787A
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English (en)
Inventor
Shigenori Fujiwara
藤原 重徳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/07Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
    • H01S3/073Gas lasers comprising separate discharge sections in one cavity, e.g. hybrid lasers
    • H01S3/076Folded-path lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/034Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors
    • H01S3/0346Protection of windows or mirrors against deleterious effects

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、大出力のガスレーザ装置に係り、特に、ウィ
ンドウの破壊が問題となるようなガスレーザ装置におけ
るレーザ光取出し機構部の改良技術に関する。
(従来の技術) ガスレーザ装置は、レーザ媒質ガスを充填した放電管内
にて放電を行い、レーザ媒質ガスを励起させてレーザ発
振を行わせ、共振器にて共振させて得たレーザ出力を外
部に取出す装置である。
第2図に、従来から用いられているレーナ装置のレーザ
光取出し機構部を示す。
第2図において、真空容器1内には、凹面ミラー2と凸
面ミラー3より成る不安定形共振器が構成され、この共
振器にて得られたレーザ光は、共振結合ミラー4により
、ウィンドウ5を通して外部へ取出されるようになって
いる。ここで、ウィンドウ5が使用されるのは、真空容
器1内に封入されたレーザ媒質ガス中への大気混入を防
ぎ、内部の汚染を防ぐためである。
また、レーザ光を使用しない時は、ウィンドウ5から取
出されるレーザ光の光軸中へ光吸収体6を挿入してレー
ザ光を遮断している。この光吸収体6の挿入操作は、駆
動装置7を用いて自動的に行っている。
ところで、近年、レーザ出力レベルは大幅に増大の一途
をたどっており、大出力のレーザ光を取出す際には、第
2図に示したような、透光性の高いウィンドウ6におい
ても、レーザ光の高いエネルギーによって、熱的・光学
的な歪みを生じたり、温度上昇による破壊を生ずるなど
、使用できない場合が増えている。例えば、15KWC
O2レーザ装置では、従来Zn5e、KC愛などの材料
にて形成されたウィンドウが使用されているが、大出力
時における破損が多く、問題となっている。
このような状況に対し、大出力のレーザ光にも充分対応
できるレーザ光取出し機構部として開発された技術が、
第3図に示すようなエアロダイナミックウィンドウ(空
力窓)である。
第3図において、結合ミラー4により取出されたレーザ
光は第1の凹面ミラー8aに照射される。
この場合、第1の凹面ミラー8aのミラー曲率が適切に
設定されることにより、レーザ光は一度集光され、第2
の凹面ミラー8bに照射される。さらに、この第2の凹
面ミラー8bの曲率が適切に設定されることにより、レ
ーザ光は再度平行光線に戻される。そして、この平行光
線が、同様に適切な曲率に設定された第3、第4の凹面
ミラー8G、 8dに順に送られることにより、同様の
レーザ光操作が行われる。
ここで、第1、第3の凹面ミラー8a、 8cによる集
光点には、この集光点に対応した小さなピンホールを有
する第1、第2のオリフィス9a。
9bが設けられている。
なあ、第3図中14は共振器側に82けられたカス供給
口、15は空力窓中央、即ち第2の凹面ミラー8bと第
3の凹面ミラー8Cとの間に設けられたガス排気口でお
る。
以上のような第3図のレーザ光取出し機構部において、
共振器側は、レーザ媒質ガスの封入圧力、即ちほぼ真空
圧となっており、レーザ光出射側は大気圧である。従っ
て、ガス排気口15より充分な排気を行えば、2箇所に
設けられたオリフィス9a、9bが流路抵抗となり、大
気側と、排気ポート部、共振器側との圧カバ′ランスが
保持され、真空状態を維持しなからレーザ光を取出すこ
とができる。なお、レーザ光を使用しない際には、空力
窓から出力されるレーザ光の光軸上に光吸収体6が挿入
される。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、以上説明したような空力窓を使用したガスレ
ーザ装置においては、ウィンドウを使用した装置と異な
り、破壊の恐れはないが、カスの排気により圧力バラン
スを維持する必要があるため、共振器側からのレーザ媒
質ガスの排気量も大きくなり、レーザ媒質ガスの消費量
が大ぎくなる問題を生じていた。
本発明は、このような従来技術の問題を解決するために
提案されたものであり、その目的は、空力窓を使用する
ことで、装置の破壊を生ずる恐れなく、安定したレーザ
光を取出すことができ、しかも、レーザ媒質ガスの消費
量をできる限り低減し得るような、優れたガスレーザ装
置を提供することである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、共振器の出力側に空力窓を有するガスレーザ
装置において、共振器と空力窓との間にレーザ光遮断手
段を設けると共に、空力窓部に機械的真空遮断手段を設
けることを構成の特徴としている。
(作用) 以上のような構成を有する本発明のカスレーザ装置にお
いては、レーザ光を使用しない場合には、レーザ光遮断
手段を動作させることにより、共振器から出力されたレ
ーザ光を空力窓の手前で遮断すると共に、機械的真空遮
断手段を動作させて、空力窓の内部にてレーザ媒質ガス
を遮断することにより、ガスの排出量を制限することが
できる。
従って、無駄にガスの消費量を増大する問題がなくなっ
ている。
さらに、本発明において、共振器とレーザ光遮断手段と
の間にレーザ出力計測手段を設ければ、レーザ光手段時
においてもレーザ光の出力を計測することができる。
(実施例) 以上説明したような本発明のガスレーザ装置を、15K
WCO2レーザ装置に適用した一実施例を第1図に示す
。なお、第2図及び第3図に示した従来技術と同一部分
には同一符号を付し、説明を省略する。
本実施例の構成* 第1図において、共振器から結合ミラー4により取出さ
れたレーザ光は、その一部をチョッパ11によりサンプ
リングして反射され、パワーセンサ(レーザ出力計測手
段)12に照射され、そのエネルギーが電気信号に変換
される。パワーセンサ12から出力されたパワーモニタ
信号は、ケーブルにより、装置外部へ引出され、パワー
メータ13により表示、モニタされる。
そして、チョッパ11と空力窓との間には、光吸収体(
レーザ光遮蔽手段)6が設けられ、駆動装置7を動作す
ることにより、レーザ光使用時には、光軸からずれた位
置に保たれ、レーザ光不使用時には光軸上に挿入される
ようになっている。
結合ミラー4より空力窓内に照射されたレーザ光は、ま
ず、第1の凹面ミラー8aにて集光され、その集光点に
ピンホールを有する第1のオリフィス9aが設けられて
いる。この第1のオリフィス9aのレーザ光入射側には
、第1のガス遮断バルブ(機械的真空遮断手段)10a
が設けられている。また、このオリフィス9a部分で集
光されたレーザ光は、再び広がり、第2の凹面ミラー8
bに照射され、平行光線に戻される。
この平行光線は、ざらに、第3の凹面ミラー8Gにより
集光され、第2のオリフィス9bを通過し、第4の凹面
ミラー8dにより平行光線として使用に供される。この
第2のオリフィス9bのレーザ光入射側には、第2のガ
ス遮断バルブ10bが設けられており、大気を遮断する
ようになっている。
本実施例の作用* 以上のような構成を有する本実施例の作用は次の通りで
ある。
即ち、レーザ光不使用時には、まず、駆動装置7により
、光吸収体6をレーザ光軸上に挿入して、レーザ光を遮
断してあけば、空力窓部にはレーザ光か照射されない。
この操作の後、空力窓部の第1のオlノフィス9a部分
に設けられた第1のカス遮断バルブ10aを閉じること
により、真空容器1と排気口15の間を遮断し、さらに
、第2のオリフィス9b部分に設けられた第2のガス遮
断バルブ10bを閉じることにより、大気側と排気口1
5間を遮断する。
また、レーザ照射時には、まず、第1及び第2のガス遮
断バルブ10a、10bを開き、大気側と真空容器1の
圧力バランスを保持するように、ガス排気口15よりガ
スの排気を行う。この後、駆動装置7により光吸収体6
をレーザ光軸からずれた位置に移動させ、レーザ光路を
確保し、レーザ照射を行う。
以上のように、本実施例では、レーザ光不使用時及び大
気状態において、ガス遮断バルブを操作することにより
、大気側、及び排気ポート部との真空遮断を行えるため
、レーザ媒質ガスの排気が不要となっている。即ち、稼
働時間中常時レーザ媒質ガスを排気する必要があった従
来技術に比べ、本実施例では、圧力バランスを保持する
ためのレーザ媒質ガスの排気をレーザ照射時のみに限定
できるため、レーザ媒質ガスの消費量を大幅に低減でき
る。この場合、レーザ媒質ガスの消費量は、レーザ光の
使用率に合せて低減できる。例えば、加工用のCO2レ
ーザ装置の場合、可動時間中のレーザ照射時間の割合は
、30%程度であるため、ガスの消費量も、従来の30
%程度に低減できる。
また、レーザ停止時にも、ガス遮断バルブにより人気と
真空の遮断を行えるため、真空容器内に大気が混入する
ことがなく、内部の汚染が少ないという利点もめる。
さらに、緊急時においては、レーザ光遮断装置とガス遮
断装置を同時に動作させることにより、安全且つ適切に
レーザ装置を緊急停止することができる。
*他の実施例* なお、本発明は、排気方式の空力窓を使用したガスレー
ザ装置に限定されず、吹出し方式、渦流方式など、他の
方式の空力窓を有するガスレーザ装置にも同様に適用可
能である。
また、レーザ光遮断手段としても、レーザ光吸収体を駆
動する方式に限らず、ミラーにより反射させて、レーザ
光吸収体に照射する手段、錯乱体により錯乱させる手段
なども使用できる。用するに、使用に供される光軸への
レーザ光の照射を妨げ、且つガス遮断バルブ動作時にお
けるバルブ閉塞部へのレーザ光の照射を妨げる手段であ
れば使用可能である。
さらに、真空遮断手段としては、オリフィス部に遮断バ
ルブを設ける伯に、オリフィス部以外の部分にガス遮断
ゲートを設ける構成も可能である。
ただし、オリフィス部以外にゲートを設ける場合には、
ゲートの大きさが大きくなり、駆動力が増大すると共に
真空封止もより困難になる。
一方、レーザ出力計測手段については、チョッパによる
サンプリング方式の他に、例えば、反射形のビームシャ
ッタ機構を組合せたパワーモニタ方式を採用することも
可能である。ただし、ビームスプリッタなどの光学素子
を光軸中に挿入する場合には、破壊を生ずる恐れがある
[発明の効果] 以上説明したように、本発明ガスレーザ装置においては
、レーザ光遮断手段を共振器と空ノJ窓の間に設け、ざ
らに空力窓内部に真空遮断手段を設けるという簡単な構
成の改良により、大出力の装置においても、光学部品の
破壊という問題がなく、レーザ装置の運転時におけるガ
ス消費量を大幅に低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるガスレーザ装置の一実施例を示す
断面図、第2図は固体素子ウィンドウを用いた従来のガ
スレーザ装置を示す断面図、第3図は空力窓を用いた従
来のガスレーザ装置を示す断面図である。 1・・・真空容器、2・・・凹面ミラー、3・・・凸面
ミラー、4・・・結合ミラー、5・・・ウィンドウ、6
・・・光吸収体、7・・・駆動装置、8a〜8d・・・
凹面ミラー、9a、9b・・・オリフィス、10a、1
0b・・・ガス遮断バルブ、11・・・チョッパ、12
・・・パワーセンサ、13・・・パワーメータ、14・
・・ガス供給口、ガス排気口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ媒質を充填して成る放電管内で放電を行つ
    てレーザ発振させ、レーザ共振器にて共振させて得たレ
    ーザ光をレーザ発振器外部に取出すと共に、凹面ミラー
    を使用した空力窓により外部とレーザ発振器内部との真
    空遮断を行うガスレーザ装置において、 前記レーザ共振器と空力窓との間にレーザ光遮断手段を
    備え、且つ空力窓として、機械的真空遮断手段を有する
    ものを使用するガスレーザ装置。(2)レーザ共振器と
    、レーザ光遮断手段との間に、レーザ出力計測手段を備
    えた特許請求の範囲第1項記載のガスレーザ装置。
JP30441787A 1987-12-03 1987-12-03 ガスレーザ装置 Pending JPH01146381A (ja)

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JP30441787A JPH01146381A (ja) 1987-12-03 1987-12-03 ガスレーザ装置

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JP30441787A JPH01146381A (ja) 1987-12-03 1987-12-03 ガスレーザ装置

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ID=17932749

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JP30441787A Pending JPH01146381A (ja) 1987-12-03 1987-12-03 ガスレーザ装置

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JP (1) JPH01146381A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113287234A (zh) * 2019-02-20 2021-08-20 极光先进雷射株式会社 气体激光装置、气体激光装置的激光的出射方法、以及电子器件的制造方法

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CN113287234A (zh) * 2019-02-20 2021-08-20 极光先进雷射株式会社 气体激光装置、气体激光装置的激光的出射方法、以及电子器件的制造方法
CN113287234B (zh) * 2019-02-20 2023-08-01 极光先进雷射株式会社 气体激光装置、气体激光装置的激光的出射方法、以及电子器件的制造方法
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