JPH01293677A - ガスレーザ装置 - Google Patents
ガスレーザ装置Info
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- JPH01293677A JPH01293677A JP12537088A JP12537088A JPH01293677A JP H01293677 A JPH01293677 A JP H01293677A JP 12537088 A JP12537088 A JP 12537088A JP 12537088 A JP12537088 A JP 12537088A JP H01293677 A JPH01293677 A JP H01293677A
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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
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
Landscapes
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- Electromagnetism (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は加工用ＣＯ□レーザなどの高出力のガスレーザ
装置の構成に関する。更に詳細には高出力ガスレーザ用
放電管の改良に関する。
装置の構成に関する。更に詳細には高出力ガスレーザ用
放電管の改良に関する。
第２図に従来の高出力ガスレーザ並びにその放電管の原
理図を示す。放電管１は石英などの誘電体の円筒管から
なりその外壁上には金属膜の電極４．５が対向してメタ
ライズなどによって付けられており、電極４．５間には
高周波電源６から高周波電圧が印加される。放電管１の
両端には良く光学調整された出力結合鏡２と全反射鏡３
が設けられている。放電管内のレーザガスが高周波放電
によって励起されると、これらの光学部品で構成される
共振器内外にはそれぞれレーザビーム１３．１４が発生
する。
理図を示す。放電管１は石英などの誘電体の円筒管から
なりその外壁上には金属膜の電極４．５が対向してメタ
ライズなどによって付けられており、電極４．５間には
高周波電源６から高周波電圧が印加される。放電管１の
両端には良く光学調整された出力結合鏡２と全反射鏡３
が設けられている。放電管内のレーザガスが高周波放電
によって励起されると、これらの光学部品で構成される
共振器内外にはそれぞれレーザビーム１３．１４が発生
する。
ところが放電管発生熱によってレーザガスが加熱される
とレーザ発振利得はＴを絶対温度としてＴの（−３／２
）乗に比例して低下する。ルーツブロワ９ならびに熱交
換器７．８はその事態に対処するための放電管内のレー
ザガスの冷却が目的である。レーザガスはルーツブロワ
９の働きで矢印に示すガス流を作り放電管１内から流出
し熱交換器８によって発生熱を除去される。さらに熱交
換器７によってプロワでの圧縮熱を除去してから再度放
電管１に流入する。
とレーザ発振利得はＴを絶対温度としてＴの（−３／２
）乗に比例して低下する。ルーツブロワ９ならびに熱交
換器７．８はその事態に対処するための放電管内のレー
ザガスの冷却が目的である。レーザガスはルーツブロワ
９の働きで矢印に示すガス流を作り放電管１内から流出
し熱交換器８によって発生熱を除去される。さらに熱交
換器７によってプロワでの圧縮熱を除去してから再度放
電管１に流入する。
第２図にはさらに装置の排気用真空ポンプ１２及びガス
ボンベ１〇ニードルバルブ１１などが示されているがこ
れらの働きは周知であるので省略する。
ボンベ１〇ニードルバルブ１１などが示されているがこ
れらの働きは周知であるので省略する。
従来技術によるガスレーザ装置には装置構成の簡素性な
らびに保全性などの長所があるが出力３ＫＷ以上の高出
力化が困難である。
らびに保全性などの長所があるが出力３ＫＷ以上の高出
力化が困難である。
高出力化のためにはガス流量を増大させなければならな
いが、放電管１における同軸ガス流に対するコンダクタ
ンスは低いので圧力損失が増大してしまい送風機９への
負担が実用レベル以上のものになってしまう。
いが、放電管１における同軸ガス流に対するコンダクタ
ンスは低いので圧力損失が増大してしまい送風機９への
負担が実用レベル以上のものになってしまう。
また、放電管ｌ内のガス流路が長いのでガスの放電管内
停留時間が長いので、ガス冷却効果が十分でなく、特に
高出力領域でこれは顕著になる。
停留時間が長いので、ガス冷却効果が十分でなく、特に
高出力領域でこれは顕著になる。
これらの問題を解決し、高出力化するために従来直交型
ガスレーザがあったが、直交型ガスレーザでは送風機、
熱交換器等を真空チャンバー内に設ける必要があるので
、装置形寸法、重量が太きく、保全性が悪い。
ガスレーザがあったが、直交型ガスレーザでは送風機、
熱交換器等を真空チャンバー内に設ける必要があるので
、装置形寸法、重量が太きく、保全性が悪い。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、軸
流型と直交型の長所を有するガスレーザ装置を提供する
ことを目的とする。
流型と直交型の長所を有するガスレーザ装置を提供する
ことを目的とする。
本発明では上記の課題を解決するために、レーザ励起を
行う放電管、レーザ共振を行う共振器、該放電管内のレ
ーザガスを強制送風させる送風装置、レーザガスを冷却
する熱交換器を含むガスレーザ装置において、 少なくとも該放電管と該送風装置及び該熱交換器との間
を内部にレーザガスが流れるバイブによって接続し、 前記放電管が放電部と、該放電部に平行位置関係に連結
したガスの出入りを行う淀み部とからなり、 該淀み部のコンダクタンスに対して前記放電部のコンダ
クタンスを小さくしたことを特徴とするガスレーザ装置
が、 提供される。
行う放電管、レーザ共振を行う共振器、該放電管内のレ
ーザガスを強制送風させる送風装置、レーザガスを冷却
する熱交換器を含むガスレーザ装置において、 少なくとも該放電管と該送風装置及び該熱交換器との間
を内部にレーザガスが流れるバイブによって接続し、 前記放電管が放電部と、該放電部に平行位置関係に連結
したガスの出入りを行う淀み部とからなり、 該淀み部のコンダクタンスに対して前記放電部のコンダ
クタンスを小さくしたことを特徴とするガスレーザ装置
が、 提供される。
すなわち、放電管外の構成は軸流型とし、放電管内のガ
ス流のみを直交型のものと同一にして、軸流型と直流型
の長所をとりいれた構成としている。
ス流のみを直交型のものと同一にして、軸流型と直流型
の長所をとりいれた構成としている。
放電部のガス流は共振器光軸に直交する方向に対して流
れの断面積を増大させガス圧損を低下させ、かつ停留時
間を短縮してガスの冷却効果を高め、レーザ出力３ＫＷ
以上の領域でも使用可能にする。
れの断面積を増大させガス圧損を低下させ、かつ停留時
間を短縮してガスの冷却効果を高め、レーザ出力３ＫＷ
以上の領域でも使用可能にする。
また、放電管外部でのガス流は従来の軸流型レーザ同様
真空パイプ内を流れるようにしており、軸流型レーザの
長所を有する。
真空パイプ内を流れるようにしており、軸流型レーザの
長所を有する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図（ａ）及び（ｂ）に本発明の放電管部分の一実施
例を示す。第１図（ａ）には共振器光軸から見た断面図
を、第１図（ｂ）には共振器光軸に平行な断面図を示す
。放電管以外の部分は第２図に示すような従来技術の軸
流型レーザ構成を用いる。この放電管は第１図（ａ）の
断面図に示すように中央のくびれだ放電部１５の他に両
脇に放電部に比較して十分に断面積の大きな淀み部１６
．１７をともなっている。淀み部１６．１７内のＡ及び
Ｂで示す符号はガス流が紙面に垂直に手前から、奥へ流
れることを示している。
例を示す。第１図（ａ）には共振器光軸から見た断面図
を、第１図（ｂ）には共振器光軸に平行な断面図を示す
。放電管以外の部分は第２図に示すような従来技術の軸
流型レーザ構成を用いる。この放電管は第１図（ａ）の
断面図に示すように中央のくびれだ放電部１５の他に両
脇に放電部に比較して十分に断面積の大きな淀み部１６
．１７をともなっている。淀み部１６．１７内のＡ及び
Ｂで示す符号はガス流が紙面に垂直に手前から、奥へ流
れることを示している。
電極４．５は放電部の外側に対向する金属膜としてメタ
ライズなどによって設けられる０両電極４．５間に高周
波電圧を印加するのは従来技術と同様である。共振器は
出力結合鏡２と全反射鏡３から構成されるがその位置は
放電領域のやや下流に設定して最大利得に対応させる。
ライズなどによって設けられる０両電極４．５間に高周
波電圧を印加するのは従来技術と同様である。共振器は
出力結合鏡２と全反射鏡３から構成されるがその位置は
放電領域のやや下流に設定して最大利得に対応させる。
放電部１５ならびに淀み部１６．１７は同一の誘電体材
による一体構造が望ましいが、淀み部１６．１７のみは
金属性パイプなどを使用してもよく、両者の接合には周
知技術である気密性接合を用いればよい。それにはガラ
ス−金属溶着、セラミックー金属溶着やパツキン接合な
どがあり、高出力レーザの場合はパツキン接合が望まし
い。
による一体構造が望ましいが、淀み部１６．１７のみは
金属性パイプなどを使用してもよく、両者の接合には周
知技術である気密性接合を用いればよい。それにはガラ
ス−金属溶着、セラミックー金属溶着やパツキン接合な
どがあり、高出力レーザの場合はパツキン接合が望まし
い。
第１図（ａ）ではレーザ発振器は単軸のものを示してい
るが同放電管部において多段折り返し構造にしてもよい
、その方が高出力化に適しているし、一方向のガス流下
でもＴＥＭＯＯモードが実現しやすい。
るが同放電管部において多段折り返し構造にしてもよい
、その方が高出力化に適しているし、一方向のガス流下
でもＴＥＭＯＯモードが実現しやすい。
本発明で重要なことは第１図（ｂ）に示す様に（１）放
電部１５でのガス流を共振器光軸に直交にすること。
電部１５でのガス流を共振器光軸に直交にすること。
（ｉｉ）ガス流を放電部１５の一部だけでな（全域に及
ばせることである。
ばせることである。
ガス流を共振器光軸に直行させるだけのためには淀み部
１６．１７でのガスの出入り口を第１図（ｂ）のように
ではなく同一の側から行わせれば良い。しかし、この時
放電部１５のガス流がガス出入り口に近い領域だけに局
在してしまうおそれがある。その時は放電部１５の前後
で生じるガス圧損が淀み部１６．１７では管軸方向に生
じることになる。従ってこの様な事態の防止のためには
淀み部１６．１７の共振器軸方向の流れのコンダクタン
スが放電部の共振器軸に直交方向のコンダクタンスに比
較して十分に大きければよい。
１６．１７でのガスの出入り口を第１図（ｂ）のように
ではなく同一の側から行わせれば良い。しかし、この時
放電部１５のガス流がガス出入り口に近い領域だけに局
在してしまうおそれがある。その時は放電部１５の前後
で生じるガス圧損が淀み部１６．１７では管軸方向に生
じることになる。従ってこの様な事態の防止のためには
淀み部１６．１７の共振器軸方向の流れのコンダクタン
スが放電部の共振器軸に直交方向のコンダクタンスに比
較して十分に大きければよい。
第１図（ｂ）に示す様に淀み部ガスの出入り口が逆方向
にある時には、ガス流を放電部の一部だけでなく全域に
及ばせることは、少なくとも上記のコンダクタンスの条
件が満足されているならば実現しやすい。
にある時には、ガス流を放電部の一部だけでなく全域に
及ばせることは、少なくとも上記のコンダクタンスの条
件が満足されているならば実現しやすい。
しかし、ガス流が完全な直交流でなく斜流である可能性
はある。これも前記のコンダクタンスの条件によって防
止することができる。いずれにしても圧損の増加防止、
停留時間の短縮を本発明が目的とするかぎり多少の斜流
は差し支えない。
はある。これも前記のコンダクタンスの条件によって防
止することができる。いずれにしても圧損の増加防止、
停留時間の短縮を本発明が目的とするかぎり多少の斜流
は差し支えない。
なお、ここで言う淀み部１６．１７は放電部に比較して
流速が小さいことを強調しての表現であって決してその
内部におけるガスが停留しているものではないことを強
調したい。淀み部といえども内部のガス流速は数１０ｍ
／ｓｅｃ程度のものである。
流速が小さいことを強調しての表現であって決してその
内部におけるガスが停留しているものではないことを強
調したい。淀み部といえども内部のガス流速は数１０ｍ
／ｓｅｃ程度のものである。
以上説明したように本発明では、放電管の共振器内部は
光軸とガス流を直交させる構造としたので、ガス停留時
間が短くなり、３ＫＷ以上の出力領域でも使用でき、圧
損が低いのでガス送風器への負担が少なく一般のブロワ
が使用できる。
光軸とガス流を直交させる構造としたので、ガス停留時
間が短くなり、３ＫＷ以上の出力領域でも使用でき、圧
損が低いのでガス送風器への負担が少なく一般のブロワ
が使用できる。
また、放電管外は真空パイプによるガス流であるので重
量、大型、高価格の真空チャンバーを必要とせず、かつ
部品の保全性もよい。
量、大型、高価格の真空チャンバーを必要とせず、かつ
部品の保全性もよい。
従って、従来の軸流型ガスレーザでは困難とされた３Ｋ
Ｗ以上の高出力のガスレーザにも、形状及び重量を大き
くせず、保全性を低下させることなく、適用することが
できる。勿論、３ＫＷ以下のガスレーザにも適用するこ
ともできる。すなわち、１種類の型式で広い出力範囲の
ガスレーザ装置を構成することができる。
Ｗ以上の高出力のガスレーザにも、形状及び重量を大き
くせず、保全性を低下させることなく、適用することが
できる。勿論、３ＫＷ以下のガスレーザにも適用するこ
ともできる。すなわち、１種類の型式で広い出力範囲の
ガスレーザ装置を構成することができる。
第１図（ａ）は本発明の放電管の共振器光軸から見た断
面図、 第１図（ｂ）は本発明の放電管の共振器光軸に平行な断
面図、 第２図は従来技術である軸流型レーザの構成例を示す図
である。 １−−−−−−一・−一−−−−−−−放電管２・−一
一〜〜−−−−−−−−・・出力結合鏡３−・・−・・
−・−全反射鏡 ４．５−・−−−−−−一・−−−−一電極６・−・−
・−・・・・−高周波電源 ７．８〜・−・−一一一−−−−−−−熱交換器９−・
−・−・−送風機 ｉ ｏ−−−−−一・−〜−−−−−−−ガスボンベ１
１−−−−−−−−・−・−ニードルバルブ１２−−−
−−−−−・・−−−−一真空ポンプ１３−−−−−一
・−−−一−−−−−共振器内レーザビーム１４・−−
−−−一−−−−−−−・−共振器外レーザビーム１５
−−−−−−−−−・−−−一一放電部１６．１７−−
−−−−−−−−−−−−・−淀み部１８．１９−・−
−−−−−一一−−ガス出入り口第１図（ａ） 介 第１図（ｂ） 第２図
面図、 第１図（ｂ）は本発明の放電管の共振器光軸に平行な断
面図、 第２図は従来技術である軸流型レーザの構成例を示す図
である。 １−−−−−−一・−一−−−−−−−放電管２・−一
一〜〜−−−−−−−−・・出力結合鏡３−・・−・・
−・−全反射鏡 ４．５−・−−−−−−一・−−−−一電極６・−・−
・−・・・・−高周波電源 ７．８〜・−・−一一一−−−−−−−熱交換器９−・
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−−−−−・・−−−−一真空ポンプ１３−−−−−一
・−−−一−−−−−共振器内レーザビーム１４・−−
−−−一−−−−−−−・−共振器外レーザビーム１５
−−−−−−−−−・−−−一一放電部１６．１７−−
−−−−−−−−−−−−・−淀み部１８．１９−・−
−−−−−一一−−ガス出入り口第１図（ａ） 介 第１図（ｂ） 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）レーザ励起を行う放電管、レーザ共振を行う共振
器、該放電管内のレーザガスを強制送風させる送風装置
、レーザガスを冷却する熱交換器を含むガスレーザ装置
において、 少なくとも該放電管と該送風装置及び該熱交換器との間
を内部にレーザガスが流れるパイプによって接続し、 前記放電管が放電部と、該放電部に平行位置関係に連結
したガスの出入りを行う淀み部とからなり、 該淀み部のコンダクタンスに対して前記放電部のコンダ
クタンスを小さくしたことを特徴とするガスレーザ装置
。 （２）前記淀み部は円筒状であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。（３）前記淀
み部のガスの入口と出口は反対側に設けてあることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。 （４）前記淀み部と放電部はパッキン結合であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置
。 （５）前記淀み部と放電部は一体に構成されていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12537088A JPH01293677A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | ガスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12537088A JPH01293677A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | ガスレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01293677A true JPH01293677A (ja) | 1989-11-27 |
Family
ID=14908451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12537088A Pending JPH01293677A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | ガスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01293677A (ja) |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP12537088A patent/JPH01293677A/ja active Pending
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