JPH02194577A

JPH02194577A - 金属蒸気レーザ発振管

Info

Publication number: JPH02194577A
Application number: JP1184189A
Authority: JP
Inventors: Osamu Morimiya; 森宮　脩; Kazuo Hayashi; 和夫林; Ikuo Watanabe; 郁男渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-23
Filing date: 1989-01-23
Publication date: 1990-08-01

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）本発明は金属蒸気レーザ発振管に関する。

（従来の技術）従来の金属レーザ発振管は、例えば第２図に示すように
構成されている。即ち、耐熱性に優れたセラミックから
成る内管１の両側には、軸方向に沿って内管１とほぼ同
じ径に形成された円筒状の陽極２と陰極３が配設され、
内管１、陽極２、陰極３の外周面には軸方向に沿って断
熱材４を充填した保護管５が配設されている。

また、保護管５の外側には導電体から成る外管６ａ、６
ｂが配設されており、陽極２、陰極３、保護管５は外管
５ａ　、５ｂの両端で支持されている。また、外管６ａ
　、６ｂ間には、陽極２側と陰極３側とを電気的に分離
する絶縁管７が配設され、外管５ａ　、５ｂの両端部に
は、それぞれブリュースタ窓８ａ、８ｂが取付けられて
いる。、９はレーザ媒質である金属粒子（例えばＡＩＪ
　、　ＣＩＪ等）である。

従来の金属蒸気レーザ発振管は前記のように構成されて
おり、レーザ発掘を行うには先ず、内管１内をロータリ
ーポンプ（不図示）等により排気して高真空に保持し、
内管１内にＨｅやＮｅ等の放電用バッファガスを供給す
る。そして、外管６ａ、５ｂを介して陽極２と陰極３間
に、高電圧パルスをパルス高電圧電源（不図示）から印
加することにより、陽１１ｉ２と陰極３間に放電プラズ
マ中なる金属蒸気を生成する。そして、この金属蒸気を
放電プラズマ中の自由電子により励起することによって
、その金属特有の波長の光を発光し、ブリュースタ窓８
ａ　、８ｂを通してその外側に配置される光共振器（不
図示）で増幅され、レーザ光どなってＲ，据される。

ところで、前記した従来の金属蒸気レーザ発振管では、
レーザ発振時に陽極２と陰極３間に高電圧を印加してプ
ラズマ放電を行うので、内管１内は１５００℃程度の高
温になる。この時、内管１は両端が開放状態なので、内
管１内の熱は両端から外へ逃げるため、内管１内の温度
は中央部近傍より両端近傍方が低くなる。よって、レー
ザ発振時に、陽極２と陰極３間のｈ！ｉ電に寄与する有
効な高温領域（約１５００℃）は内管１内の中央部近傍
だけとなるので、有効な高温領域が狭くなり、効率の良
いレーザ出力を得ることができなかった。

このため、従来は第２図に示すように、断熱材４の中央
部近傍の厚さを両端近傍よりも薄くすることにより中央
部近傍の熱の逃げを大きくし、断熱材４の軸方向の熱伝
導が均一になるようにして、内管１内の温度の均一化を
図っていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、断熱材４の中央部近傍を薄くするとその
部分に空間１０が形成されることになるので、レーザ発
振時に内管１内が高温になると、断熱材４から発生する
ガスが空間１０内に溜まって異常放電が発生ずる恐れが
ある。

また、内管１内に溜まるガスの氾が増えると、ガスが対
流を起こし、ガスの熱伝導度と相まって断熱特性を損な
い、内管１内の中央部近傍の温度が上昇して内管１内の
温度の均一化を図ることができなくなる。

本発明は上記した課題を解決する目的でなされ、内管内
の温度を略均−にして有効な高温領域を広くとり、効率
の良いレーザ出力を得ることができる金属蒸気レーザ発
振管を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前記した課題を解決するために本発明は、電極がその内
側又は両側に配設される内管の外周に、軸方向に沿って
断熱材が配設される金属蒸気レーザ発振管において、前
記内管の中央部側に配設される断熱材はアルミナを主成
分としてなり、前記内管の両端部側に配設される断熱材
はジルコニアを主成分としてなることを特徴とする。

（作用）本発明によれば、両端部側のジルコニアを主成分とする
断熱材は、中央部側のアルミナを主成分とする断熱材よ
り断熱特性が優れているので、内管の中央部近傍からの
熱の逃げが大きくなって温度上昇が抑制されて、内管内
の軸方向の温度が略均−になり、効率の良いレーザ出力
が得られる。

（実施例）以下、本発明を図示の一実施例に基づいて詳細に説明す
る。尚、従来と同一部材には同一符号を付して説明する
。

第１図は本発明に係る金属蒸気レーザ発振管を示す概略
断面図である。この図に示すように、金属粒子（例えば
Ａｕ　、Ｃｕ等）９が内部に配置されるセラミックから
成る内管１の両端には円筒状のｉ極２ど陰極３が配設さ
れ、内管１、陽極２、陰極３の外側には略同心円状に保
護管５と外管６ａ、６ｂが配設されている。内管１、陽
極２、陰極３と保護管５との間には、中央部側にアルミ
ナ（Ａ愛２ｏ３″″′）を主成分とする断熱材４ａが配
設され、両端部側にジルコニア（Ｚｒ０２）を主成分と
する断熱材４ｂが配設されている。ジルコニアはアルミ
ナよりも断熱特性は優れているが、電気絶１揄性では劣
っている。

また、外管６ａ、６ｂは絶縁管７によって絶縁状態で接
続され、外管管６ａ　、６ｂの両端にはそれぞれブリュ
ースタ窓３ａ　、　８ｂが取付けられている。

本発明に係る金属蒸気レーザ発振管は蒸気のように構成
されており、レーザ発振を行う時には、内管１内をロー
タリーポンプ（不図示）の排気によって高真空に保持し
て、ＨｅやＮｅ等の放電用バッフ７ガスを供給する。そ
の後、陽極２と陰極３間に、パルス高電圧電源（不図示
）から高電圧パルスを外管６ａ　、６ｂを介して印加す
ることにより、陽極２と陰極３間に放電プラズマを発生
させて金属粒子８を蒸気化し、レーザ媒質となる金属蒸
気を生成する。ぞして、この金属蒸気を陽極２と陰極３
間に発生される放電プラズマ中の自由電子により励起し
、ブリュースタ窓８ａ、８ｂの外側に配設される光共振
器（不図示）で増幅して、レーザ光なって発振される。

この時、内管１の両端部側に配設されているジルコニア
を主成分とする断熱材４ｂは中央部側に配設されるアル
ミナを主成分とする断熱材４ａよりも断熱特性が優れて
いるので、内管１の中央部近傍からの熱の逃げが大きく
なって温度上昇が抑ｔ＋＋され、内管１内の温度は略均
−になる。

よって、レーザ発振時に陽極２と陰極３間の放電に寄与
する有効な高温領域が内管１の両端部近傍まで広がり、
高効率のレーザ発振を行うことができる。

また、陽極２と陰極３間にパルス高電圧が印加されると
、陽極２と陰極３の先端部に電場が集中して断熱材４ｂ
＠損匍させる恐れがあるが、断熱材４ｂに高温で電気伝
導性のあるジルコニアを用いたことにより、陽極２と陰
極３の先端部での電場が緩和されるので、断熱材４ｂの
野全が長くなる。

更に、断熱材４ａ　、４ｂにはガスが溜まる空間が形成
されていので、レーザ発振時に異常ｔＩｌ電が起こるこ
とはない。

尚、前記した実施例では、内管１の両端側に陽極２と陰
極３が配設されている金属蒸気シー１１発振管であった
が、陽極２と陰極３が内管１内に配設される金属蒸気レ
ーザ発振管でも良い。

［発明の効果］以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
によれば、内管の外周の中央部側にはアルミナを主成分
とする断熱口を配設し、両端部側にはジルコニアを主成
分とする断熱材を配設したことによって内情の中央部近
傍からの熱の逃げが大きくなり、レーザ発振時に、内管
内の温度を略均−にして有効な高温領域を広くとること
ができるので、高効率で安定したレーザ発振時行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

振管を示す概略断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

電極がその内側又は両側に配設される内管の外周に、軸
方向に沿って断熱材が配設される金属蒸気レーザ発振管
において、前記内管の中央部側に配設される断熱材はア
ルミナを主成分としてなり、前記内管の両端部側に配設
される断熱材はジルコニアを主成分としてなることを特
徴とする金属蒸気レーザ発振管。