JPH01196185A - ガスレーザ装置 - Google Patents
ガスレーザ装置Info
- Publication number
- JPH01196185A JPH01196185A JP1947988A JP1947988A JPH01196185A JP H01196185 A JPH01196185 A JP H01196185A JP 1947988 A JP1947988 A JP 1947988A JP 1947988 A JP1947988 A JP 1947988A JP H01196185 A JPH01196185 A JP H01196185A
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- laser beam
- discharge
- gas
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-
- 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
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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】
［産業上の利用分野コ
本発明は、高品質のレーザ光を発生させることのできる
ガスレーザ装置に関するものである。
ガスレーザ装置に関するものである。
［従来の技術］
第５図は従来のガスレーザ装置の一例（例えば特公昭５
９−１７８７１号公報参照）を示す縦断面図及び側断面
図である。図において、（１）、（ｌａ）はガラスで被
覆された金属よりなり対向配置された電極、（２）は電
極（１） 、 （ｌａ）に高電圧を印加する交流電源、
（３）は電極（１） 、 （ｌａ）間に発生した放電で
ある。
９−１７８７１号公報参照）を示す縦断面図及び側断面
図である。図において、（１）、（ｌａ）はガラスで被
覆された金属よりなり対向配置された電極、（２）は電
極（１） 、 （ｌａ）に高電圧を印加する交流電源、
（３）は電極（１） 、 （ｌａ）間に発生した放電で
ある。
（４）は部分反射ミラー、（５）は全反射ミラー、（６
）は両ミラー（４） 、 （５）によって構成された共
振器内に発生したレーザ光、（７）はガスレーザ装置の
外部に取出されたレーザ光である。（８）はガスレーザ
装置の容器で、例えばＣＯ２レーザ装置の場合は、Ｃｏ
：ＣＯ：Ｎ ：Ｈｅ−８：４：８０２０の分率で
、圧力１００ Ｔｏｒｒ程度のレーザ媒質ガスが封入さ
れている。
）は両ミラー（４） 、 （５）によって構成された共
振器内に発生したレーザ光、（７）はガスレーザ装置の
外部に取出されたレーザ光である。（８）はガスレーザ
装置の容器で、例えばＣＯ２レーザ装置の場合は、Ｃｏ
：ＣＯ：Ｎ ：Ｈｅ−８：４：８０２０の分率で
、圧力１００ Ｔｏｒｒ程度のレーザ媒質ガスが封入さ
れている。
次に、上記のように構成した装置の作用を説明する。交
流電源（２）より電極（１） 、 （ｌａ＞間に高電圧
（最高ＬＯＫＶ、１００Ｋ）ｌｚ程度）が印加されて放
電が発生すると、この放電により電極（１） 、 （ｌ
ａ）間のガスが励起され、レーザ媒質となる。一方、部
分反射ミラー（４）と全反射ミラー（５）との間を往復
するレーザ光（６）は、レーザ媒質によって増幅され、
一定大きさ以上になるとその一部が部分反射ミラー（４
）から外部に取出される。
流電源（２）より電極（１） 、 （ｌａ＞間に高電圧
（最高ＬＯＫＶ、１００Ｋ）ｌｚ程度）が印加されて放
電が発生すると、この放電により電極（１） 、 （ｌ
ａ）間のガスが励起され、レーザ媒質となる。一方、部
分反射ミラー（４）と全反射ミラー（５）との間を往復
するレーザ光（６）は、レーザ媒質によって増幅され、
一定大きさ以上になるとその一部が部分反射ミラー（４
）から外部に取出される。
［発明が解決しようとする課題］
上記のように構成した従来のガスレーザ装置においては
、第５図（ｂ）に示すように放電空間Ａ１つまりレーザ
励起媒質は短形状であり、これに対してガスレーザ装置
に要求されるレーザ光（６）は円形であるため両者はう
まくマツチせず、ガスレーザ装置の効率低下を招いてい
た。なお、大きい出力を得るために大きな放電空間を形
成しようとすれば、電極（１）、（］、ａ）間の距離を
広げかつ電極（Ｌ） 、 （１，ａ）の放電面を大きく
しなければならないが、このようにすると横方向に放電
むらが生じたり、中央付近のみに放電か集中するなど、
種々問題があった。
、第５図（ｂ）に示すように放電空間Ａ１つまりレーザ
励起媒質は短形状であり、これに対してガスレーザ装置
に要求されるレーザ光（６）は円形であるため両者はう
まくマツチせず、ガスレーザ装置の効率低下を招いてい
た。なお、大きい出力を得るために大きな放電空間を形
成しようとすれば、電極（１）、（］、ａ）間の距離を
広げかつ電極（Ｌ） 、 （１，ａ）の放電面を大きく
しなければならないが、このようにすると横方向に放電
むらが生じたり、中央付近のみに放電か集中するなど、
種々問題があった。
本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、円形に近い大きい放電空間を安定な状態で得ら
れ、効率よく高品質のレーザ光を発生させることのでき
るガスレーザ装置を得ることを目的とする。
もので、円形に近い大きい放電空間を安定な状態で得ら
れ、効率よく高品質のレーザ光を発生させることのでき
るガスレーザ装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、上記の目的を達成するためになされたもので
、レーザ光の通路にこのレーザ光と平行方向の磁界を発
生させる手段とを設けたガスレーザ装置を提供するもの
である。
、レーザ光の通路にこのレーザ光と平行方向の磁界を発
生させる手段とを設けたガスレーザ装置を提供するもの
である。
［作用］
レーザ光と平行方向に発生した磁界は、電極間に発生す
る放電を円孤状に湾曲させて円形に近い放電空間を形成
する。これにより大断面積、大出力のレーザ光を得るこ
とができる。
る放電を円孤状に湾曲させて円形に近い放電空間を形成
する。これにより大断面積、大出力のレーザ光を得るこ
とができる。
［発明の実施例〕
第１図は本発明の実施例を示すもので、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は側断面図である。なお、第５図に示した従
来例と同−又は相当部分には同じ符号を刊し、説明を省
略する。図において、（１０）。
図、（ｂ）は側断面図である。なお、第５図に示した従
来例と同−又は相当部分には同じ符号を刊し、説明を省
略する。図において、（１０）。
（１０ａ） 、 （１０ｂ）は電極（１） 、 （ｌａ
）間に発生した放電、（１１）は電極（１）、（］、ａ
）と全反射ミラー（５）との間において、レーザ光（６
）の通路に設けられたコイル、（１２）はコイル（１１
）に電流を流す直流電源である。
）間に発生した放電、（１１）は電極（１）、（］、ａ
）と全反射ミラー（５）との間において、レーザ光（６
）の通路に設けられたコイル、（１２）はコイル（１１
）に電流を流す直流電源である。
このコイル（１」）は直流室？ｉｆｉ、 （１２）から
供給された電流によって電磁石を構成し、レーザ光（６
）の光軸と平行方向に磁界を発生させる。
供給された電流によって電磁石を構成し、レーザ光（６
）の光軸と平行方向に磁界を発生させる。
上記のように構成した本発明の詳細な説明ずれば、次の
通りである。交流電源（２）から電極（１）。
通りである。交流電源（２）から電極（１）。
〈１ａ）間に電圧を印加すると、第５図の従来例と同様
に電極（１）、 （ｌａ）間に放電か発生するか、この
放電（１０）は、コイル（１１）によって発生する磁界
により、レーザ光（６）の光軸方向からみると、第１図
に示ずように、交流電源（２）から電極（１） 、 （
ｌａ）に流れる電流の方向（したがって放電（１０）の
方向）によって、異なる方向に湾曲する。すなわち、交
流型＠ （２）の電圧かく＋）又は（−）に変ることに
、放電は例えば（ｌｏａ）又は（１０ｂ）の如く弧状に
湾曲する。
に電極（１）、 （ｌａ）間に放電か発生するか、この
放電（１０）は、コイル（１１）によって発生する磁界
により、レーザ光（６）の光軸方向からみると、第１図
に示ずように、交流電源（２）から電極（１） 、 （
ｌａ）に流れる電流の方向（したがって放電（１０）の
方向）によって、異なる方向に湾曲する。すなわち、交
流型＠ （２）の電圧かく＋）又は（−）に変ることに
、放電は例えば（ｌｏａ）又は（１０ｂ）の如く弧状に
湾曲する。
次に、このように放電（１０）を湾曲させるために必要
な、コイル（１１）によって形成される磁束密度を求め
る。いま、交流電源（２）による印加電圧の最高値をｌ
０ＫＶ、電極（Ｌ） 、 （ｌａ）間の距離を５０ ｉ
＋ｉｎとすると、これによって形成される電界Ｅは、Ｅ
＝ ｌ０ＫＶ／ ５０ｍｍ ＝ ２ Ｘ １０５Ｖ／
ｍとなる。
な、コイル（１１）によって形成される磁束密度を求め
る。いま、交流電源（２）による印加電圧の最高値をｌ
０ＫＶ、電極（Ｌ） 、 （ｌａ）間の距離を５０ ｉ
＋ｉｎとすると、これによって形成される電界Ｅは、Ｅ
＝ ｌ０ＫＶ／ ５０ｍｍ ＝ ２ Ｘ １０５Ｖ／
ｍとなる。
したかって、電子かこの電界Ｅによって引かれる力Ｆ
は、 Ｆ ＝ｅＥ−］、６ ｘｌｏ−１９ｘ２ｘ１０５＝３
．２ ＸＩＯ’ Ｎ一 ４ − となる。
は、 Ｆ ＝ｅＥ−］、６ ｘｌｏ−１９ｘ２ｘ１０５＝３
．２ ＸＩＯ’ Ｎ一 ４ − となる。
一方、コイル（ｌ］）によって形成された磁界により電
子の受ける力ＦＢは、電子のドリフト速度υ がこの媒
質ガスではＩ Ｘ １０” ｍ／ｓ程度とみられるので
、次のようになる。
子の受ける力ＦＢは、電子のドリフト速度υ がこの媒
質ガスではＩ Ｘ １０” ｍ／ｓ程度とみられるので
、次のようになる。
ＦＢ＝ｅυ。Ｂ
＝ １．Ｇ Ｘ ＩＮ’ ｘ １ ｘ ＋、０” Ｂし
たがって、電極（１） 、 （ｌａ）間の放電か弧状に
湾曲するためには、Ｆ ＝ＦＢとなることか必要である
と考えると、 Ｂ＝２ （Ｔ） となる。
たがって、電極（１） 、 （ｌａ）間の放電か弧状に
湾曲するためには、Ｆ ＝ＦＢとなることか必要である
と考えると、 Ｂ＝２ （Ｔ） となる。
よって、この磁束密度を得るためにコイル（１１）に流
す電流Ｉを求める。コイル（１１）は１ｍあたり１００
回巻いであるとすれば、磁界Ｈは、Ｈ＝ １００ ・Ｉ となる。
す電流Ｉを求める。コイル（１１）は１ｍあたり１００
回巻いであるとすれば、磁界Ｈは、Ｈ＝ １００ ・Ｉ となる。
したかって、媒質ガスの透磁率を４πｘｌＯ−７とすれ
ば、コイル（１１）に流す電流Ｉは、が必要となる。こ
の値は非常に大きいが、通常の電線でも可能であり、特
に超電導線を用いれば、きわめて容易に実現できる。
ば、コイル（１１）に流す電流Ｉは、が必要となる。こ
の値は非常に大きいが、通常の電線でも可能であり、特
に超電導線を用いれば、きわめて容易に実現できる。
このように、１周期ごとに異なる方向に湾曲する放電（
ｌｏａ） 、 （１０ｂ）により励起されたガスはレー
サ媒質を形成するか、ＣＯ２レーザ装置のガス組成にお
いては、レーサ媒質の放電変化に対する応答は十数μｓ
（数ＫＨｚに応答）と遅いため、発生する光からみると
時間的にほぼ定常かつほぼ円形状のレーサ媒質が得られ
る。
ｌｏａ） 、 （１０ｂ）により励起されたガスはレー
サ媒質を形成するか、ＣＯ２レーザ装置のガス組成にお
いては、レーサ媒質の放電変化に対する応答は十数μｓ
（数ＫＨｚに応答）と遅いため、発生する光からみると
時間的にほぼ定常かつほぼ円形状のレーサ媒質が得られ
る。
このようにして、はぼ円形状の放電空間Ｂから円形状の
レーザ光を効率よくガスレーザ装置外に取出すことがで
きる。
レーザ光を効率よくガスレーザ装置外に取出すことがで
きる。
第２図（ａ） 、 （ｂ）は本発明の他の実施例の縦断
面図及び側断面図である。第１図の実施例では電極（１
）、（ｌａ）間の放電を高速で湾曲させて、大きい円形
状のレーザ光（７）を得る場合について説明したが、放
電を媒質カスの応答速度に比べて低い周波数で発生させ
てもよい。すなわち、第２図（ｂ）に示すように放電（
１０ａ） 、 （１０ｂ）が湾曲したときのみレーザ光
（７）が出力するようにすれば、パルス状のレーザ出力
を得ることができる。
面図及び側断面図である。第１図の実施例では電極（１
）、（ｌａ）間の放電を高速で湾曲させて、大きい円形
状のレーザ光（７）を得る場合について説明したが、放
電を媒質カスの応答速度に比べて低い周波数で発生させ
てもよい。すなわち、第２図（ｂ）に示すように放電（
１０ａ） 、 （１０ｂ）が湾曲したときのみレーザ光
（７）が出力するようにすれば、パルス状のレーザ出力
を得ることができる。
第３図（ａ） 、 （ｂ）は本発明のさらに他の実施例
を示す縦断面図及び側断面図である。第１図の実施例で
は放電空間Ｂ内での温度上昇を考えなかったが、大出力
レーザ光を得ようとする場合には、ガスを循環させかつ
冷却しなければならない。このガスの循環・冷却は、例
えば第３図に示すような送風機（１３）と熱交換器（１
４）との組合せにより行なうことができる。なお、矢印
（１５）はガスの流れ方向を示す。
を示す縦断面図及び側断面図である。第１図の実施例で
は放電空間Ｂ内での温度上昇を考えなかったが、大出力
レーザ光を得ようとする場合には、ガスを循環させかつ
冷却しなければならない。このガスの循環・冷却は、例
えば第３図に示すような送風機（１３）と熱交換器（１
４）との組合せにより行なうことができる。なお、矢印
（１５）はガスの流れ方向を示す。
第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の別の実施例を示す縦断
面図及び要部の断面図である。本実施例においては誘電
体パイプ（１６）の外周の上下に対向して電極（１７）
、（１７ａ）を貼着すると共に、電極（１７） １（１
７ａ）と全反射ミラー（５）との間において誘電体パイ
プ（１６）にコイル（１１）を巻回し、さらに誘電体パ
イプ（１６）の両側に開口する通路（９）を設けて、こ
の通路（９）に送風機（１３）と冷却器（１４ａ）とを
設けたものである。
面図及び要部の断面図である。本実施例においては誘電
体パイプ（１６）の外周の上下に対向して電極（１７）
、（１７ａ）を貼着すると共に、電極（１７） １（１
７ａ）と全反射ミラー（５）との間において誘電体パイ
プ（１６）にコイル（１１）を巻回し、さらに誘電体パ
イプ（１６）の両側に開口する通路（９）を設けて、こ
の通路（９）に送風機（１３）と冷却器（１４ａ）とを
設けたものである。
このようなガスレーザ装置においては、従来は、放電面
を広げようとして電極（１７） 、（１７ａ）の幅を広
げると、上下の電極（１７）、（１７ａ）間に誘電体パ
イプ（１６）を伝わって沿面放電が発生し、誘電体パイ
プ（１６）を破壊することがあった。しかしながら、本
発明においては、コイル（１１）によって生じる磁界に
より、放電（１０ａ） 、（１０ｂ）を交互に湾曲させ
るようにしたので、電極（１７） 、 （１７ａ）の幅
を広げずに誘電体パイプ（１６）内に、時間的にみて均
一な励起媒質を得ることができる。
を広げようとして電極（１７） 、（１７ａ）の幅を広
げると、上下の電極（１７）、（１７ａ）間に誘電体パ
イプ（１６）を伝わって沿面放電が発生し、誘電体パイ
プ（１６）を破壊することがあった。しかしながら、本
発明においては、コイル（１１）によって生じる磁界に
より、放電（１０ａ） 、（１０ｂ）を交互に湾曲させ
るようにしたので、電極（１７） 、 （１７ａ）の幅
を広げずに誘電体パイプ（１６）内に、時間的にみて均
一な励起媒質を得ることができる。
［発明の効果コ
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、交流
放電と直流磁界との組合せにより、放電の１周期ごとに
放電を湾曲させて大断面積でほぼ円形状の放電空間を得
るようにしたので、効率よく高品質のレーザ光を得るこ
とができる。
放電と直流磁界との組合せにより、放電の１周期ごとに
放電を湾曲させて大断面積でほぼ円形状の放電空間を得
るようにしたので、効率よく高品質のレーザ光を得るこ
とができる。
第１図（ａ） 、 （ｂ）は本発明の実施例を示す縦断
面一 ８ − 図及びその側断面図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は本発
明の他の実施例を示す縦断面図及びその側断面図、第３
図（ａ） 、（ｂ）は本発明のさらに他の実施例を示す
縦断面図及びその側断面図、第４図（ａ） 、 （Ｉ）
）は本発明の別の実施例を示す縦断面図及びその側断面
図、第５図（ａ） 、 （ｂ）は従来のガスレーザ装置
の一例を示す縦断面図及びその側断面図である。 （１）、（ｌａ＞、（１７）、（１７ａ）−電極、（２
） −・・交流電源、（４）・・部分反射ミラー、（５
）・・全反射ミラー、（Ｂ）、（７）−１ｚ−ザ光、（
１０） 、 （ＬＯａ） 、 （１０ｂ） ＝・放１１
Ｍ、（１１）・・コイル、（１２）・直流電源。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
面一 ８ − 図及びその側断面図、第２図（ａ） 、 （ｂ）は本発
明の他の実施例を示す縦断面図及びその側断面図、第３
図（ａ） 、（ｂ）は本発明のさらに他の実施例を示す
縦断面図及びその側断面図、第４図（ａ） 、 （Ｉ）
）は本発明の別の実施例を示す縦断面図及びその側断面
図、第５図（ａ） 、 （ｂ）は従来のガスレーザ装置
の一例を示す縦断面図及びその側断面図である。 （１）、（ｌａ＞、（１７）、（１７ａ）−電極、（２
） −・・交流電源、（４）・・部分反射ミラー、（５
）・・全反射ミラー、（Ｂ）、（７）−１ｚ−ザ光、（
１０） 、 （ＬＯａ） 、 （１０ｂ） ＝・放１１
Ｍ、（１１）・・コイル、（１２）・直流電源。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示すもの
とする。
Claims (1)
- レーザ媒質ガスを満たした容器内に一対の電極を対向配
置して該電極間に交流電圧を印加し、これによって生ず
る放電により前記レーザ媒質ガスを励起してレーザ光を
発生させる装置において、前記レーザ光の通路に該レー
ザ光の光軸と平行方向の磁界を発生させる手段を設けた
ことを特徴とするガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1947988A JPH01196185A (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | ガスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1947988A JPH01196185A (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | ガスレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01196185A true JPH01196185A (ja) | 1989-08-07 |
Family
ID=12000475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1947988A Pending JPH01196185A (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | ガスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01196185A (ja) |
-
1988
- 1988-02-01 JP JP1947988A patent/JPH01196185A/ja active Pending
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