JPH0135509B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0135509B2 JPH0135509B2 JP58177634A JP17763483A JPH0135509B2 JP H0135509 B2 JPH0135509 B2 JP H0135509B2 JP 58177634 A JP58177634 A JP 58177634A JP 17763483 A JP17763483 A JP 17763483A JP H0135509 B2 JPH0135509 B2 JP H0135509B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- laser
- region
- current
- laser tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
- H01S3/09—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
- H01S3/09707—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using an electron or ion beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザー発振装置に関するものであ
る。
る。
イオンレーザーの発振には多くの場合放電励起
法が用いられた。しかし、放電励起方式では生成
される電子の大部分は低エネルギー領域にあり、
イオンを励起できる高エネルギー電子はほんの一
部だけである。高エネルギー電子を増大させるに
は大電流放電としなければならないが、それでは
イオンを励起できない不要の低エネルギー電子も
増大しさせることゝなり、結局イオンを励起する
ための放電の利用効率は著しく低くなる。又、電
流密度を高くし、そして高エネルギー電子の比率
を高くするには細いレーザー管を使用しなければ
ならない。しかし、それではレーザーの出力は大
きくすることはできない。レーザーの出力を高め
効率よく発生させるには、レーザー媒質を励起で
きる高エネルギー電子を外部から入射させる、電
子ビーム励起法が有望と考えられている。しかし
従来の電子ビーム励起レーザー装置では、陰極の
前面に負のポテンシヤルバリヤができ、陰極表面
から引き出されこのバリヤを越えた電子が加速さ
れるようになる（空間電荷制御）。ビーム電流を
増加するには加速電圧を高くすればよいが、それ
ではビーム電流の増大と電子の運動エネルギーの
増大との双方が同時に行なわれ、これらの独立し
て制御することはできない。ビーム電流も２〜
3KVの加速電圧の時でさえ1A程度であり、これ
より大巾に増加させることは困難であつた。
法が用いられた。しかし、放電励起方式では生成
される電子の大部分は低エネルギー領域にあり、
イオンを励起できる高エネルギー電子はほんの一
部だけである。高エネルギー電子を増大させるに
は大電流放電としなければならないが、それでは
イオンを励起できない不要の低エネルギー電子も
増大しさせることゝなり、結局イオンを励起する
ための放電の利用効率は著しく低くなる。又、電
流密度を高くし、そして高エネルギー電子の比率
を高くするには細いレーザー管を使用しなければ
ならない。しかし、それではレーザーの出力は大
きくすることはできない。レーザーの出力を高め
効率よく発生させるには、レーザー媒質を励起で
きる高エネルギー電子を外部から入射させる、電
子ビーム励起法が有望と考えられている。しかし
従来の電子ビーム励起レーザー装置では、陰極の
前面に負のポテンシヤルバリヤができ、陰極表面
から引き出されこのバリヤを越えた電子が加速さ
れるようになる（空間電荷制御）。ビーム電流を
増加するには加速電圧を高くすればよいが、それ
ではビーム電流の増大と電子の運動エネルギーの
増大との双方が同時に行なわれ、これらの独立し
て制御することはできない。ビーム電流も２〜
3KVの加速電圧の時でさえ1A程度であり、これ
より大巾に増加させることは困難であつた。
電子ビーム励起レーザーの研究は主として金属
蒸気レーザーを中心として行なわれてきた。これ
らの研究結果から電子ビームの入力電力を増加さ
せれば、まだレーザー出力の増加が期待できる。
しかし、電子ビームの加速電圧を高くしすぎると
レーザー媒質を充分に励起することなく透過して
しまうので、加速電圧を大きくしてビーム電流を
大きくするのではなく、加速電圧と電子ビーム電
流とが独立に制御でき、それによつてレーザー媒
質を充分に励起できるエネルギーの大電流電子ビ
ームを発生することがレーザー出力の増大という
課題に対する最も有利な解決である。
蒸気レーザーを中心として行なわれてきた。これ
らの研究結果から電子ビームの入力電力を増加さ
せれば、まだレーザー出力の増加が期待できる。
しかし、電子ビームの加速電圧を高くしすぎると
レーザー媒質を充分に励起することなく透過して
しまうので、加速電圧を大きくしてビーム電流を
大きくするのではなく、加速電圧と電子ビーム電
流とが独立に制御でき、それによつてレーザー媒
質を充分に励起できるエネルギーの大電流電子ビ
ームを発生することがレーザー出力の増大という
課題に対する最も有利な解決である。
本発明の目的は、レーザー発振効率が高く、か
つレーザー出力が大きいレーザー装置を提供する
ことである。
つレーザー出力が大きいレーザー装置を提供する
ことである。
この目的は空間電荷制限を排除して放電でつく
つたプラズマ（プラズマ陰極）から引出した電子
流を加速しレーザー媒質に衝突させてこれを励起
することにより達成する。
つたプラズマ（プラズマ陰極）から引出した電子
流を加速しレーザー媒質に衝突させてこれを励起
することにより達成する。
プラズマ陰極は放電電流に比例して電子流が引
き出せるが、プラズマ陰極から加速して電子ビー
ムを真空中へ引き出す時空間電荷制限を受けるの
でこのままでは大きなビーム電流は得られない。
空間電荷制限を解消するため加速領域に中性気体
を導入して、その電離によつて生じた正イオンを
加速電界の下で陰極に向け移動させ空間電荷を中
和させて消減させようとしたが、加速領域で放電
が起き易く、安定な電子ビームは得られなかつ
た。
き出せるが、プラズマ陰極から加速して電子ビー
ムを真空中へ引き出す時空間電荷制限を受けるの
でこのままでは大きなビーム電流は得られない。
空間電荷制限を解消するため加速領域に中性気体
を導入して、その電離によつて生じた正イオンを
加速電界の下で陰極に向け移動させ空間電荷を中
和させて消減させようとしたが、加速領域で放電
が起き易く、安定な電子ビームは得られなかつ
た。
本発明では、加速領域の下流側の別の領域に中
性気体を導入し、加速された電子ビームによりそ
の領域で中性気体を電離し、生じた正イオンを加
速領域を通して逆流させ空間電荷を中和させてこ
れを消減させる。この結果プラズマ陰極から流入
する電子流は自由な加速を受けることができ、又
電子ビーム電流は放電電流を制御することによつ
て制御できる。
性気体を導入し、加速された電子ビームによりそ
の領域で中性気体を電離し、生じた正イオンを加
速領域を通して逆流させ空間電荷を中和させてこ
れを消減させる。この結果プラズマ陰極から流入
する電子流は自由な加速を受けることができ、又
電子ビーム電流は放電電流を制御することによつ
て制御できる。
従つて、レーザー媒質に衝突してこれを励起す
るような運動エネルギーを電子に与えるように加
速電圧を調整し、これとは独立して放電電流を調
整して広範囲にビーム電流の大きさを調整し、所
要の大きさのビーム出力を得ることができる。引
き出す電子ビームの径は放電励起方式の様なきび
しい条件を受けないので、レーザー管の断面積も
大きくすることができ、このことはレーザーの出
力を大きくする上で有利である。
るような運動エネルギーを電子に与えるように加
速電圧を調整し、これとは独立して放電電流を調
整して広範囲にビーム電流の大きさを調整し、所
要の大きさのビーム出力を得ることができる。引
き出す電子ビームの径は放電励起方式の様なきび
しい条件を受けないので、レーザー管の断面積も
大きくすることができ、このことはレーザーの出
力を大きくする上で有利である。
本発明の実施例を以下に添付図を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
本発明の電子ビーム励起レーザー装置の構造を
原理的に示す第１図を参照する。
原理的に示す第１図を参照する。
１はプラズマ領域、２は電子ビーム加速領域、
３は加速領域に生じる空間電荷を中和するための
イオンを生成する領域であり、これらの領域が電
子ビーム源を構成している。４はイオン生成領域
３に接続したレーザー管であり、５と６はレーザ
ー管内に発生したレーザー光を反復反射する一対
のレーザーミラーであり、そして７は電子ビーム
を加速するために加速電圧を印加するための可変
電源である。
３は加速領域に生じる空間電荷を中和するための
イオンを生成する領域であり、これらの領域が電
子ビーム源を構成している。４はイオン生成領域
３に接続したレーザー管であり、５と６はレーザ
ー管内に発生したレーザー光を反復反射する一対
のレーザーミラーであり、そして７は電子ビーム
を加速するために加速電圧を印加するための可変
電源である。
第２図は電子ビーム励起レーザー装置のやゝ詳
細な構造を示す。
細な構造を示す。
アルゴンガスを導入口１４から導入し、ホロー
陰極８と陽極９との間の空間を0.8Torrに保つ
て、ホロー陰極８と陽極９，１０，１１の間で５
−15アンペアの定常放電を行なう。１９は電源、
２０は電流計を示す。長さ40cm程度の加速領域
（電極１１と電極１２との間）を0.1ｍTorr、空
間電荷を中和するためのイオンを生成する領域
（電極１２と電極１３との間）を0.7ｍTorrに固
定して加速領域に加速電圧を印加すると電子ビー
ムが発生し、イオン生成領域を通り、レーザー管
４に入射する。電子ビームをレーザー管に沿つて
導き入れるため外部磁場を矢印の方向に加える。
中性気体は排気口１６，１７，１８から真空ポン
プにより排出される。
陰極８と陽極９との間の空間を0.8Torrに保つ
て、ホロー陰極８と陽極９，１０，１１の間で５
−15アンペアの定常放電を行なう。１９は電源、
２０は電流計を示す。長さ40cm程度の加速領域
（電極１１と電極１２との間）を0.1ｍTorr、空
間電荷を中和するためのイオンを生成する領域
（電極１２と電極１３との間）を0.7ｍTorrに固
定して加速領域に加速電圧を印加すると電子ビー
ムが発生し、イオン生成領域を通り、レーザー管
４に入射する。電子ビームをレーザー管に沿つて
導き入れるため外部磁場を矢印の方向に加える。
中性気体は排気口１６，１７，１８から真空ポン
プにより排出される。
レーザー管へ入射される電子ビーム電流（電流
計２１で計測）は３−11Aまで、加速電圧にかか
わらず、制御することができた。さらに、アルゴ
ンガスを導入口１５から導入し、レーザー管内平
均圧が15ｍTorr付近になるようにする。電子ビ
ーム電流が3A以上の時、レーザー管の軸と光学
軸とを一致させて配置した光学共振器内で、電子
ビームによつて高密度のプラズマが生成されアル
ゴンの１価イオンの488CÅにおけるレーザー発
振が観測された。
計２１で計測）は３−11Aまで、加速電圧にかか
わらず、制御することができた。さらに、アルゴ
ンガスを導入口１５から導入し、レーザー管内平
均圧が15ｍTorr付近になるようにする。電子ビ
ーム電流が3A以上の時、レーザー管の軸と光学
軸とを一致させて配置した光学共振器内で、電子
ビームによつて高密度のプラズマが生成されアル
ゴンの１価イオンの488CÅにおけるレーザー発
振が観測された。
第３図は一例として電子ビーム電流8.5Aのと
きのレーザー出力が加速電圧に対してどのように
変化するかを示す。この図からレーザー発振に対
して加速電圧の最適値が存在することが明らかで
ある。又、加速電圧を120Vに固定し、電子ビー
ム電流を11Aまで増加させるとレーザー出力は単
調な増加を続けていき、まだ飽和する傾向はみせ
ない。
きのレーザー出力が加速電圧に対してどのように
変化するかを示す。この図からレーザー発振に対
して加速電圧の最適値が存在することが明らかで
ある。又、加速電圧を120Vに固定し、電子ビー
ム電流を11Aまで増加させるとレーザー出力は単
調な増加を続けていき、まだ飽和する傾向はみせ
ない。
叙上から明らかなように、本発明の電子ビーム
励起レーザー発振装置では基本的な運転条件であ
る電子ビームのエネルギー、電子ビームの電流及
びレーザー管のレーザー媒質の密度がすべて独立
に制御できるため、理想に近いレーザー装置の運
転が可能となる。
励起レーザー発振装置では基本的な運転条件であ
る電子ビームのエネルギー、電子ビームの電流及
びレーザー管のレーザー媒質の密度がすべて独立
に制御できるため、理想に近いレーザー装置の運
転が可能となる。
第１図は本発明の大電流電子ビーム励起レーザ
ー発振装置の構成を原理的に示す略図である。第
２図は本発明の実施例を示す。第３図はレーザー
出力と加速電圧との関係を表わすグラフである。 図中：１：プラズマ領域、２：電子ビーム加速
領域、３：イオン生成領域、４：レーザー管、
５；６：レーザーミラー、７：可変加速電圧源。
ー発振装置の構成を原理的に示す略図である。第
２図は本発明の実施例を示す。第３図はレーザー
出力と加速電圧との関係を表わすグラフである。 図中：１：プラズマ領域、２：電子ビーム加速
領域、３：イオン生成領域、４：レーザー管、
５；６：レーザーミラー、７：可変加速電圧源。
Claims (1)
- １ プラズマ領域と電子ビーム加速領域と加速領
域に生ずる空間電荷を中和するためのイオンを生
成する領域とを含む電子ビーム源、この電子ビー
ム源の電子ビームの出力端に接続されたレーザー
管、このレーザー管内に発生したレーザー光を反
復反射する位置に設定した一対のミラー及び前記
のレーザー管に入射する電子ビームを加速するた
めに印加する加速電圧を調整する手段を備えたこ
とを特徴とするレーザー発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17763483A JPS6070787A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | レ−ザ−発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17763483A JPS6070787A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | レ−ザ−発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070787A JPS6070787A (ja) | 1985-04-22 |
| JPH0135509B2 true JPH0135509B2 (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=16034425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17763483A Granted JPS6070787A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | レ−ザ−発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070787A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04106709A (ja) * | 1990-08-27 | 1992-04-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | 磁気ヘッド |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3828274A (en) * | 1970-05-25 | 1974-08-06 | Atomic Energy Commission | Electron beam-pumped gas laser system |
| US4008444A (en) * | 1976-01-19 | 1977-02-15 | Avco Everett Research Laboratory, Inc. | Feedback control of a laser output |
-
1983
- 1983-09-26 JP JP17763483A patent/JPS6070787A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04106709A (ja) * | 1990-08-27 | 1992-04-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | 磁気ヘッド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6070787A (ja) | 1985-04-22 |
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