JPH0122996B2 - - Google Patents

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JPH0122996B2
JPH0122996B2 JP58069530A JP6953083A JPH0122996B2 JP H0122996 B2 JPH0122996 B2 JP H0122996B2 JP 58069530 A JP58069530 A JP 58069530A JP 6953083 A JP6953083 A JP 6953083A JP H0122996 B2 JPH0122996 B2 JP H0122996B2
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Japan
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discharge
silent
laser
laser medium
gas
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JP58069530A
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JPS59205782A (ja
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Tsukasa Fukushima
Yoshihide Kanehara
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric 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
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
    • 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
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
    • H01S3/09713Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、無声放電励起式ガスレーザ装置に
おける電極構造に関するものである。
第1図は無声放電励起式炭酸ガスレーザ装置の
原理を示す構成図である。図において、1は筐
体、2A及び2Bはガラス等の誘電体を金属表面
に被覆して成る1対の誘電体電極、3は放電空
隙、4はCO2,CO,N2,Heガス等を含むレーザ
媒質ガス、5は送風機、6及び7はレーザ光を発
振増幅するための全反射鏡及び部分反射鏡、8は
1対の誘電体電極2A及び2B間に高周波高電圧
を供給する電源である。
上記した構成の無声放電励起式炭酸ガスレーザ
装置では、電源8から高周波高電圧を1対の誘電
体電極2A及び2B間に印加すると、誘電体の静
電容量バラスト効果により、放電電流の局部的集
中が制限された空間的に均一な無声放電が発生す
る。この無声放電により放電空隙3に存在するレ
ーザ媒質ガス4が励起され、レーザ発振が起こ
る。レーザ発振により発生したレーザ光は、全反
射鏡6と部分反射鏡7を往復する間に増幅され、
部分反射鏡7から一部レーザ出力Lとして取り出
される。無声放電により温度上昇したレーザ媒質
ガス4は、熱交換器(図示しない)に送られて冷
却した後、送風機5により再び放電空隙3に供給
される。
第2図A及びBは、従来の無声放電励起式ガス
レーザ装置における誘電体電極の構造を示す一部
正断面図及び一部側断面図である。上記各図にお
いて9は金属管、10は金属管9の表面に被覆さ
れた誘電体であり、金属管9と誘電体10とによ
り誘電体電極11を構成する。12は誘電体電極
11を内部から冷却する冷却水、13及び14は
それぞれ冷却水12の入口及び出口、15は高周
波高電圧の供給端子、16は無声放電を誘電体電
極11の対向する面のみで発生させ、他の部分で
の無声放電の発生を制限する、例えば有機絶縁物
から成る放電制限材で、この放電制限材16は、
同時に誘電体電極11の支持部をも形成してい
る。17は充てん材であり、誘電体電極11の上
部の半部分以上は放電制限材16内に埋め込み、
充てん材17により密着接合している。放電制限
材16の誘電率は誘電体10の誘電率とほぼ同程
度であり、放電制限材16で覆われた誘電体電極
11の部分は、放電制限材16の厚さ分の静電容
量が誘電体10の静電容量に直列に加わり、放電
制限材16で覆われない誘電体電極11の部分よ
りも静電容量は等価的に小さくなるため、無声放
電は放電制限材16で覆われない誘電体電極11
の表面に集中して発生する。18は無声放電状況
を示し、厳密には、放電制限材16の表面からも
弱い無声放電が発生しており、これは印加電圧を
上げると一層著しくなる。
上記した従来方式による誘電体電極11の構造
のものでは、誘電体電極11の非放電部を覆つて
無声放電を制限する放電制限材16として、機械
加工の容易さ、コストが安いという面から、通常
有機絶縁物が使用されている。ところが、有機絶
縁物は耐放電性に劣るため、誘電体電極11の表
面から発生して放電制限材16まで回り込む無声
放電、及び放電制限材16の表面から発生する無
声放電の熱及び電子衝撃により、放電制限材16
に含有されている有機化合物が熱分解あるいは燃
焼反応し、CO,CO2,炭化水素類などの有機性
ガスを発生する過程あるいは発生後、レーザ媒質
ガス中のCO2,CO,N2及び微量に存在するO2
O3,NOX等と複雑に反応し、これら各ガス間の
化学的平衡状態が乱されるため、レーザ媒質ガス
の混合組成が変化する。また、充てん材17にシ
リコン系ゴムを使用する場合には、充てん材17
が無声放電の熱及び電子衝撃により充てん材17
に含有されるSiが、レーザ媒質ガス中に微量に存
在するO2,O3等と反応し、SiO2が生成される過
程でO成分が消費されるため、レーザ媒質ガス中
のCO2とCOの化学的平衡状態が乱されるため、
レーザ媒質ガスの混合組成が変化する。一般に、
レーザ媒質ガスの混合組成は、無声放電励起式炭
酸ガスレーザ装置において、最も高いレーザ出力
が得られる最適値に設定されており、このため、
上記したように分解発生ガスの混入に起因するレ
ーザ媒質ガスの混合組成の最適値からの混合組成
変化により、レーザ出力は当然に低下するという
欠点があつた。さらに、上記した分解発生ガスの
混入によるレーザ出力の低下を補うために、放電
電力を増加したり、又は劣化したレーザ媒質ガス
を新しいレーザ媒質ガスにひん繁に交換する必要
があり、このため、放電電力の増加による効率の
低下や、レーザ媒質ガスの交換によるランニング
コストの増加などの欠点があつた。
この発明は上記した様な従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、金属電極を誘電体
で被覆した1対の電極間の非放電部を覆うことに
より放電を制限する放電制限材の表面に、レーザ
媒質ガスの混合組成を変化させる有害ガスを発生
しない無機絶縁物を被覆して成る構成を有し、有
害ガスの発生を防止し、レーザ出力の低下を抑
え、長期的に安定したレーザ出力が得られる様な
無声放電励起式ガスレーザ装置を提供することを
目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第3図A及びBは、この発明の一実施例であ
る無声放電励起式ガスレーザ装置における誘電体
電極の構造を示す一部正断面図及び一部側断面図
で、第2図A及びBと同一部分には同一符号を用
いて表示してあり、その詳細な説明は省略する。
上記各図において、19はレーザ媒質ガスの混合
組成を変化させる有害ガスを発生しない無機絶縁
物であり、この無機絶縁物19は放電制限材16
の全表面及び充てん材17の露出表面を被覆する
様に構成してある。その他の構成については、上
記第2図A及びBに示す従来のものとほぼ同様に
構成されている。
上記したこの発明による誘電体電極11の構造
のものでは、1対の誘電体電極11に高周波高電
圧を印加すると、放電制限材16、充てん材17
及び無機絶縁物19で覆われていない誘電体電極
11の表面から強い無声放電が発生し、この強い
無声放電に誘電体電極11の近傍の無機絶縁物1
9の表面がさらされる。また、無機絶縁物19の
誘電率は、誘電体10及び放電制限材16の誘電
率とほぼ同程度であるため、高い印加電圧の場合
は、無機絶縁物19の表面からも弱い無声放電が
発生する。しかるに、放電制限材16及び充てん
材17は無機絶縁物19で被覆されているため、
無声放電にさらされることは無い。ところで、こ
の発明の誘電体電極11の構造物においては、上
記したレーザ媒質ガスの混合組成を変化させる有
害ガスの発生を防止する手段として、無声放電に
さらされても有害ガスを発生しない無機絶縁物1
9を、有害ガスの発生源である放電制限材16及
び充てん材17の各表面に被覆する構成としてお
り、これにより、無声放電の熱及び電子衝撃から
放電制限材16及び充てん材17が保護されるた
め、有害ガスの発生が無く、この結果、レーザ媒
質ガスの混合組成が変化しない。被覆した無機絶
縁物19が無声放電にさらされても、有機絶縁物
の様に有害ガスを発生しない理由は、無機絶縁物
は有機絶縁物に比べて耐放電性が極めて優れ、無
声放電の熱及び電子衝撃に対して非常に強く、ま
た分解発生ガスがほとんど無く、レーザ媒質ガス
に有害なCO,CO2,炭化水素等の有機性ガスを
含んでいないためである。また、無機絶縁物19
はシリコン及びその化合物を含まない無機絶縁物
を使用するため、無声放電にさらされてもSiO2
を生成することは無く、このため、レーザ媒質ガ
スの混合組成を変化させない。上述したように、
この発明の誘電体電極11では、レーザ媒質ガス
の混合組成を変化させる有害ガスの発生を防止し
た構造を有するから、レーザ媒質ガスは無声放電
励起式ガスレーザ装置に最適な混合組成となつて
変化しないため、レーザ出力が低下せず、安定し
たレーザ出力が得られる特長を有する。また、有
害ガスの発生を防止したことにより、一度封入し
たレーザ媒質ガスを新しいレーザ媒質ガスに変換
あるいは補充することなしに長期間使用可能とな
り、レーザ媒質ガスのランニングコストを低減す
ることができる上に、レーザ媒質ガスの交換に要
する手間を省くことができる。さらに、レーザ出
力が低下しないため、レーザ出力の低下を補うた
めに放電電力を増加させる必要が無くなり、この
種の従来装置に比べて効率が高くなる。また、こ
の発明の誘電体電極11は、耐放電性の優れた無
機絶縁物19で放電制限材17の表面を被覆して
いるため、誘電体電極11の製造不良、あるいは
異常事態による誘電体電極11の破損によつて生
ずる局部的に集中した高温のアーク放電に対して
も十分な耐久性を有している。この他に、この発
明の誘電体電極11は、耐放電性に劣るが機械加
工が容易で、材料費や加工費の安い有機絶縁物
に、誘電体電極埋込み用の溝加工及び筐体に固定
用のネジ穴加工等を施し、無声放電にさらされる
表面のみに、耐放電性に優れるが機械加工が困難
で、材料費や加工費の高い無機絶縁物19を薄く
被覆することにより構成されるため、安価で、容
易に製造することができるという特長を有する。
すなわち、この発明の誘電体電極11は、無機絶
縁物と有機絶縁物のそれぞれの長所を同時に生か
したものと云える。
第4図A及びBは、この発明の他の実施例であ
る無声放電励起式ガスレーザ装置における誘電体
電極の構造を示す一部正断面図及び一部側断面図
である。上記第3図A及びBに示す誘電体電極1
1において、レーザ媒質ガスの混合組成を変化さ
せる有害ガスを発生しない無機絶縁物19を放電
制限材16及び充てん材17の全表面に被覆した
ものに対し、第4図A及びBに示される誘電体電
極11は、無声放電に最も強くさらされる誘電体
電極11の近傍の面だけを被覆した構成のもので
あり、これによつても、上述した各種の効果を十
分に達成し得る。
なお、上記したレーザ媒質ガスの混合組成を変
化させる有害ガスを発生しない無機絶縁物19と
しては、シリコン及びその化合物を含有しないマ
イカ、ガラス、セラミツク、あるいはそれらの複
合材を使用することが最適である。
また、上記したレーザ媒質ガスの混合組成を変
化させる有害ガスを発生しない無機絶縁物19
は、薄い板状にして放電制限材16及び充てん材
17の全表面、あるいは誘電体電極11の近傍の
面に接着剤等で接合被覆しても良い。また、低融
点ガラス材等を放電制限材16及び充てん材17
の全表面、あるいは誘電体電極11の近傍の面に
溶融被覆しても良い。
また、上記実施例では、放電制限材16にレー
ザ媒質ガスの混合組成を変化させる有害ガスを発
生しない無機絶縁物19を被覆した場合について
説明したが、放電制限材16の全体を無機絶縁物
19で形成しても良い。
さらに、上記実施例では、無声放電励起式炭酸
ガスレーザ装置に適用した場合について説明した
が、この他のガスレーザ装置にも十分に適用が可
能であり、上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明に係る無声放電励起式
ガスレーザ装置によれば、誘電体電極の構造とし
て、放電制限材の表面に、レーザ媒質ガスの混合
組成を変化させる有害ガスを発生しない無機絶縁
物を被覆して成る構成としたので、性能面では、
レーザ出力の安定化、効率の向上、レーザ媒質ガ
スのランニングコストの低減などの各種の効果が
あると共に、非常に安価で、かつ極めて容易に製
造可能であるという優れた効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は無声放電励起式炭酸ガスレーザ装置の
原理を示す構成図、第2図A及びBは、従来の無
声放電励起式ガスレーザ装置における誘電体電極
の構造を示す一部正断面図及び一部側断面図、第
3図A及びBは、この発明の一実施例である無声
放電励起式ガスレーザ装置における誘電体電極の
構造を示す一部正断面図及び一部側断面図、第4
図A及びBは、この発明の他の実施例である無声
放電励起式ガスレーザ装置における誘電体電極の
構造を示す一部正断面図及び一部側断面図であ
る。 図においが、1……筐体、2A,2B,11…
…誘電体電極、3……放電空隙、4……レーザ媒
質ガス、5……送風機、6……全反射鏡、7……
部分反射鏡、8……電源、9……金属管、10…
…誘電体、12……冷却水、13……入口、14
……出口、15……供給端子、16……放電制限
材、17……充てん材、18……無声放電状況、
19……無機絶縁物、L……レーザ出力である。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示
す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属電極を誘電体で被覆した1対の電極間に
    高周波高電圧を印加し、前記両電極間の放電空隙
    に無声放電を発生させ、レーザ媒質ガスを励起す
    ることによりレーザ発振を行う無声放電励起式ガ
    スレーザ装置において、前記両電極の非放電部を
    覆うことにより放電を制限する放電制限材の表面
    に、前記レーザ媒質ガスの混合組成を変化させる
    有害ガスを発生しない無機絶縁物を被覆したこと
    を特徴とする無声放電励起式ガスレーザ装置。 2 前記無機絶縁物は、薄い板状にして前記放電
    制限材の表面に被覆したことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の無声放電励起式ガスレーザ
    装置。 3 前記放電制限材は、全体を前記レーザ媒質ガ
    イの混合組成を変化させる有害ガスを発生しない
    無機絶縁物で形成したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の無声放電励起式ガスレーザ装
    置。 4 前記レーザ媒質ガスの混合組成を変化させる
    有害ガスを発生しない無機絶縁物として、マイ
    カ、ガラス、セラミツク、あるいはそれらの複合
    材を使用したことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の無声放電励起式ガスレーザ装置。
JP6953083A 1983-04-20 1983-04-20 無声放電励起式ガスレ−ザ装置 Granted JPS59205782A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS55154790A (en) * 1979-05-23 1980-12-02 Mitsubishi Electric Corp Silent discharge type gas laser

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