JPH01194482A - ガスレーザ発振装置 - Google Patents

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） この発明は例えばＡｒガスをレーザガス媒質として使用
するガスレーザ発振装置に関する。

（従来の技術） 例えばＡｒガスをレーザガス媒質として使用するガスレ
ーザ発振装置があるが、このようなレーザ発振装置は、
放電管内に封入されたガス媒質内を流れる電流密度を大
きくするために、放電管の内径が小さく形成されている
。

このようなガスレーザ発振装置は例えば第６図に示され
るように構成されている。装置の本体を構成する放電管
１はその長手方向の中央部の内径が数ｍｍに形成されて
おり細管部２が設けられている。そして材質的には電気
絶縁性を有し、熱伝導率の高い例えばベリリア（Ｂｅｄ
）によって形成されている。この細管部２の外周部には
冷却部３が設けられており、水冷または空冷されるよう
に構成されている。

そして、上記細管部２の一端側には陽極４が設けられる
ための第１の容積部５が形成されており、この第１の容
積部５内には上記細管部２と同心をもつ環状に形成され
た上記陽極４が設けられている。また、第１の容積部５
のさらに端部側には透過窓６が設けられている。

一方、上記細管部２の他端側には、陰極７が設けられる
第２の容積部８が設けられている。上記陰ｔ！ｉｉｌ！
７は含浸形陰極であり、例えば多孔質のタングステン焼
結体にバリウム化合物を含浸させた直熱タイプであり、
上記細管部２と同心のコイル状をなして形成されている
。また、上記第２の容積部５のさらに端部側には透過窓
８ａが設けられている。ここで、放電管１の両端部に設
けられた２つの透過窓６．８ａの外側には、図示しない
鏡体か対峙して設けられており光共振器が形成されてい
る。

そして、上記陰極７には直流または交流のヒータ電源９
が接続されており、さらに陽極４と陰極７とには直流電
源ｌＯが接続されており、この直流型＃、１０と陽極４
との間には画電極４．７間での放電を安定化する抵抗部
１１が設けられている。

このように構成されたガスレーザ発振装置は、レーザ光
を発振するために、まず陰極７を上記ヒータ電源９から
の電流で加熱し、その後上記直流電源１０により゛上記
陽極４と陰極７との間に電圧を印加し、数アンペアの放
電電流を流すことでガス媒質を励起しレーザ光を発生す
る。こうして放電を連続的に行なうことにより、レーザ
光を連続的に発生し且つ図示しない鏡体の間でレーザ光
を発振する。

ところが、上述のごとく構成された含浸型陰極７は高融
点金属材料で形成されているので、製造時の溶接が困難
でありまた強度も低く寿命の長いものではなかった。ま
た多孔質のタングステン焼結体であるため高価であり、
さらに熱電子放出型であるためヒータ電源９を必要とし
、装置の構造が複雑なものとなり装置の製造コストを引
上げる構造であった。

（発明が解決しようとする課題） 上述のようにガスレーザ発振装置は、その陰極が熱電子
放出型であるためヒータ電源を必要とし、放電管の構造
を複雑にするものであり、さらにこの陰極は多孔質のタ
ングステン焼結体等によって形成されているので高価で
あり強度が低く、溶接等が困難であり製造コストを増大
するという事情があった。

この発明は上記事情に着目してなされたものであり、強
度が高く安価な陰極を設けることで製造コストを低減し
、且つ細管部間様の形状を上記陰極によって形成するこ
とでレーザ光発振の効率を向上できるガスレーザ発振装
置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、放電管の長手方向の中途部を細径化するこ
とで細管部を形成し、この細管部の両端側に放電用電極
を設け、これら放電用電極に電源を接続し、上記放電管
を挟んで対峙する鏡体によって光共振器を形成し、上記
放電用電極のうち少なくとも一方を上記細管部の内径と
略同一内径の電極パイプで形成し同細管部に同心状に設
けることにより、従来構造に比較して安価でありながら
強度が高く、さらに小型で効率の高いレーザ光発振がで
きるガスレーザ発振装置にある。

（実施例） 以下、この発明における第１実施例を第１図乃至第３図
を参照して説明する。図中に示される放電管１２は所定
圧力でＡｒガス等のレーザガス媒質が封入されており、
長手方向の中途部は内径が細径化されることで細管部１
３が形成されている。

そして、上記細管部１３の一端側には第１の容積部１４
が形成されており、この第１の容積部１４内には陽極１
５が設けられている。この陽極１５は内径が上記細管部
１３の内径より大きい環状に形成され、その中心は上記
細管部１３の中心に一致して設けられている。さらに、
この陽極１５の外側に位置される第１の容積部１４には
透過窓１６が設けられている。また、上記細管部１３の
外周部には第１の冷却部１７が設けられており、この第
１の冷却部１７は空冷または水冷によって細管部１３を
外側から冷却するようになっている。

一方、上記細管部１３の他方側端には後述するようにホ
ロー電極を構成する電極パイプ１８が当接されている。

この電極パイプ１８は内径の寸法ｄが約２．４〜８　ｍ
ｒＲの薄肉のステンレスパイプで形成されており、長手
方向の寸法ノが約５０〜１００ｍｚで形成されている。

なお、寸法ｄは細管部１３の内径と同一か、または若干
大きい方がよい。この電極パイプ１８の端部の結合部は
、上記細管部１３の端部が延長された結合縁１９の外周
に嵌合されている。つまり、電極ノくイブ１８の陽Ｉ！
ｉＩ！１５側のエツジ部分は上記結合縁１９に覆われて
放電管１２内に露出しないようになっている。

このようにエツジ部分の露出を防止することで放電がエ
ツジ部分に偏ることを防止して電極ノくイブ１８の内周
面に亘って均一な放電を発生できる。

また、この電極パイプ１８の外周部には第２の冷却部２
０が設けられており、上記第１の冷却部１７同様に構成
されている。

さらに、この電極パイプ１８の他端側には第２の容積部
２１が設けられており、この第２の容積部２１には透過
窓２２が設けられている。

そして、上記２つの透過窓１６．２２に対向されるよう
に、つまり、放電管１２を挟んで図示しない２つの鏡体
が対峙して設けられ、光共振器が形成されている。この
光共振器を構成する２つの鏡体のうち一方は反射率を低
く設定して所定出力以上のレーザ光を透過するようにな
っており、他方の鏡体は高反射率をもって設けられてい
る。

また、上記陽極１５と陰極を形成する電極パイプ１８と
の間には放電管１２の外側に設けられた直流電源２３が
接続されており、さらにこの直流電源２と陽極１５との
間には放電を安定化する抵抗部２４が設けられている。

このように構成されたガスレーザ発振装置によリレーザ
光を発振する場合には、上記直流電源２３からの電圧の
印加により、上記陽極１５と電極パイプ１８との間に細
管部１３内を通して放電が発生される。この放電により
ガス媒質が励起され、レーザ光が発生される。このレー
ザ光は上記図示しない光共振器間で連続的に増幅され、
所定の出力を越えることで、上記光共振器のうちの一方
の鏡体から出射される。

この際、上記電極バイブ１８内ではグロー放電が発生さ
れており、上記細管部１３内と略同様の条件下でレーザ
光が発生されている。つまり、従来構造においては陰極
が設けられる部分は容積部であり、この部分での効果的
なレーザ光の発生は望めないものであったが、上記電極
パイプ１８は従来構造の陰極に比較して低い・電圧の印
加においても高い電子温度を得ることができる。つまり
、電極パイプ１８の内壁面に発生される負グロー放電は
効果的にレーザガス媒質を励起し効率の高いガスレーザ
発振ができる。

さらに、市販されているステンレスパイプ等を使用して
電極パイプ１８を形成しており、また、電極の加熱を必
要としないため加熱用の電源が不要であり、従来構造に
比較して高出力であり、しかも生産コストを低減できる
ガスレーザ発振装置を得ることができる。

以下、この発明における第２実施例を第４図を参照して
説明す、る。図中に示される放電管２５は所定圧力でレ
ーザガス媒質が封入されており、長手方向の中途部は内
径が細径化されることで細管部２６が形成されている。

ここで、放電管２５はベリリア（Ｂｅｄ）によって形成
されており、この細管部２６の外周部には冷却部２７が
設けられている。また、上記細管部２６の一端側には第
１の電極パイプ２８が当接されており、この第１の電極
パイプ２８は薄肉のステンレスパイプで形成されている
。この第１の電極パイプ２８の内径は約２．４〜８　ｍ
ｍであり、バイブ長は約５０〜１００１１１ＪＩで形成
されている。ここで、第１の電四パイプ２８の内径は細
管部２６の内径と同一か若干大きい方がよい。また、こ
の第１の電極パイプ２８の細管部２６に対する結合部の
エツジは内壁に露出しないように取付られており、放電
の偏りが防止されている。そして、この第１の電極パイ
プ２８の外周部には冷却部２９が設けられている。

さらにこの第１の容積部３０の端部側には第１の容積部
３０が設けられており、この第１の容積部３０には透過
窓３１が設けられている。

一方、上記細管部２６の他端部には第２の電極パイプ３
２が設けられている。この第２の電極パイプ３２は上記
第１の電極パイプ２８と同様に構成されており、この第
２の電極パイプ３２の外周部には冷却部３Ｂが設けられ
ている。そして上記第２の電極パイプ３２の端部には第
２の容積部３４が設けられており、この第２の容積部３
４には透過窓３５が設けられてい“る。

そして、上記第１の電極パイプ２８と第２の電極パイプ
３２とには直流電源３６からの配線がそれぞれ接続され
ており、例えば第１の電極パイプ２８が陽極側に、そし
て第２の電極パイプ３２が陰極側に設定されている。ま
た、陽極側である第１の電極パイプ２８と直流電源３６
との間には画電極２８．３２間での放電を安定化する抵
抗部３７が設けられている。

このように構成されることで第２の電極パイプ３２の内
周面にスパッタリング等により不純物が付桁され、負グ
ローを均一に発生することができなくなった場合には、
上記直流電源３６の陰極側と陽極側の接続を変更し、第
１の電極パイプ２８を陰極側に、第２の電極パイプ３２
を陽極側とすることにより、陽極として使用されていて
不純物が付着されていない第１の電極パイプ２８を陰極
として使用することができる。このため、従来構造に比
較して寿命を著しく長くすることができ、長期に亘って
効率の高いし〜ザ光の発振ができる。

さらに、直流電源３６は交流発生電源にすることもでき
る。

以下、この発明における第３実施例を第５図を参照して
説明する。図中に示される放電管３８の中途部には第１
および第２の細管部３９．４０が設けられている。これ
らの細管部３９．４０は同寸法で形成されており同軸状
に順次配設されて、外側には冷却部４１．４２がそれぞ
れ設けられている。そして、これら第１および第２の細
管部３９．４０の間には第１の電極パイプ４３が設けら
れている。この第１の電極パイプ４３の端部のエツジは
上記細管部３９．４０の端部に結合される際に、内周面
側に露出しないように結合されている。この第１の電極
パイプ４３の外周部には冷却部４４が設けられている。

さらに上記第１および第２の細管部３９．４０の外側端
部にはそれぞれ第２および第３の電極パイプ４５．４６
が設けられている。これら第２および第３の電極パイプ
４５．４６は、それぞれ上記第１および第２の細管部３
つ、４０に同心状に設けられており、それぞれの電極パ
イプ４５．４６の結合側のエツジは上記細管部３つ、４
０の図示しない縁部によって内周面側に露出されないよ
うに構成されている。

ここで第１乃至第３の電極パイプ４３．４５．４６の内
径は細管部３９．４０の内径と同一か、または若干大き
い方がよい。また、これら第２および第３の電極パイプ
４５．４６の外周部にはそれぞれ冷却部４７．４８が設
けられている。さらに、上記第２および第３の電極パイ
プ４５．４６の外側部にはそれぞれ第１および第２の容
積部４９．５０が設けられており、それぞれの容積部４
つ、５０には透過窓５１．５２が設けられている。ここ
で、上記第１、第２および第３の電極パイプ４３．４５
．４６はともに薄肉のステンレスパイプによって形成さ
れている。

そして、上記第１および第２の電極パイプ４３．４５に
は、第１の直流電源５３が接続されており、この第１の
直流電源５３と第２の電極パイプ４５との間には放電を
安定化する第１の抵抗部５４が設けられている。

また、上記第１の電極パイプ４３と第３の電極パイプ４
６とには第２の直流電源５５が接続されており、この第
２の直流電源５５と第３の電極パイプ４６との間には放
電を安定化する第２の抵抗部５６が設けられている。

このように構成された放電管３８の内部には所定圧力で
例えばＡｒガス等のレーザガス媒質が封入されている。

このように構成されることで、放電管３８の細径化され
た部分が延長され、且つ電極の部分が複数設けられるの
で、レーザ光発振の効率を向上でき、装置の小型化を図
ることができる。

なお、この実施例では外側にある第２および第３の電極
パイプ４５．４６が、それぞれ第１の電極パイプ４３と
の間で放電を発生するように構成されており、２つのレ
ーザ装置が連続して設けられた状態になっているが、こ
れにのみ限定されず、例えば３つのレーザ装置が連続し
て設けられた状態のもの等も含まれる。つまり対を成す
電極の陽極と陰極が交互に設けられて、連続して複数対
の電極が設けられた構造も含まれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば電極の少なくと
も一方を電極バイブで形成し、この内周面を介して放電
を発生することで従来構造に比較して、電流密度を向上
できるので、低い電圧の印加でも高い出力を得ることが
でき、効率の高いレーザ光の発振ができる。さらに、小
型で出力が大きく生産コストが低減できるガスレーザ発
振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明における第１実施例であり
、第１図はガスレーザ発振装置の概略的構造を示す側断
面図、第２図は細管部と電極パイプとの接続部の構造を
示す側断面図、第３図は電極パイプの形状を示す斜視図
、第４図はこの発明における第２実施例のガスレーザ発
振装置の概略的構造を示す側断面図、第５図はこの発明
における第３実施例のガスレーザ発振装置の概略的構造
を示す側断面図、第６図は従来におけるガスレーザ発振
装置の概略的構造を示す側断面図である。 １２・・・放電管、１３・・・細管部、１５・・・陽極
（放電用電極）、１８・・・電極バイブ（放電用電極）
、２３・・・直流電源（電源）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１１ＩＪ 第２　ｄ−第３０ 第６０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガスレーザ媒質が所定圧力で封入された放電管と、こ
   の放電管の長手方向の中途部が細径化された細管部と、
   この細管部の両端部側に設けられた放電用電極と、これ
   ら放電用電極に設けられた電源と、上記放電管を挟んで
   対峙する鏡体によって形成された光共振器とを有するガ
   スレーザ発振装置において、上記放電用電極のうち少な
   くとも一方を上記細管部の内径と略同一内径の電極パイ
   プで形成し同細管部の端部に同心状に当接したことを特
   徴とするガスレーザ発振装置。