JPH02194677A - 金属蒸気レーザ装置 - Google Patents

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、例えば銅を金属蒸気レーザ媒質として使用す
る金属蒸気レーザ装置に関する。

（従来の技術） 一般的な銅蒸気レーザ発振装置は第５図および第６図に
示されるように構成されている。図中１はレーザ装置本
体である。このレーザ装置本体１には例えばセラミック
ス等の耐熱性材質からなる放電管２が設けられ、この放
電管２の両端側には同軸上に配設された円筒状の電極３
．４がそれぞれ設けられている。上記放電管２の内部に
は活性媒質である金属蒸気を発生させる金属蒸気レーザ
媒質５が配置されている。上記レーザ装置本体１の長手
方向の両端には光学研磨した石英ガラスもしくは光学ガ
ラス等の透過窓６．７がそれぞれホルダー６ａ％　７ａ
を介して気密に取付られている。これら透過窓６．７を
通る直線上っまりレーザ光の発振光路上には、レーザ共
振器を形成する高反射ミラー８および出力ミラー９がそ
れぞれ設けられることでレーザ発振装置が形成されてい
る。

上記放電管２の外周および電極３．４の一部の外周には
、断熱材１０が設けられている。この断熱材１０の外周
壁部分には内管１０ａが同心状に環装され、さらに、こ
の内管１０ａの外周に所定の間隔をもって外管１０ｂが
同心状に設けられている。そして、これら内管１０およ
び外管１０ｂとの間には真空断熱層１１が形成されてお
り、この真空断熱層１１の両端側にはそれぞれシール構
造１２が設けられている。

上記外管１０ｂの一部はセラミックブレーク１３によっ
て形成され、レーザ装置本体１を外側から冷却する図示
しない冷却構造が備えられている。

こうした金属レーザ発振装置において、上記放電管２内
を例えば数十Ｔｏｒｒのバッファガス（Ｈｅガス）で満
たし、図示しない高電圧電源により上記電極３．４間に
放電を発生させ、放電管２内を十数百度まで加熱する。

これにより上記金属レーザ媒質５の一部は金属蒸気を発
生し、この金属蒸気が電極間の３．４間の放電により励
起されてレーザ光を発光する。このレーザ光は上記透過
窓６．７を通過して高反射ミラー８および出力ミラー９
に反射して光軸１４に平行に往復して発振状態となり、
所定の出力を越えたレーザ光が上記出力ミラー９を透過
して出力されるようになっている。

ここで、上記レーザ光は第６図中に鎖線で示される照射
範囲Ａに照射されるものであり、放電管２および電極３
．４の内径と略同−の直径の範囲に照射されるものであ
る。このようなレーザ光は上記透過窓６．７を高い効率
で透過し上述の如くレーザ発振する。

しかしながら、従来のレーザ装置は、レーザ装置本体１
に断熱材１０や真空断熱層１１が設けられ、放電路を高
温にするように工夫されている。

このため近赤外から赤外の熱線を発生するものであった
。この熱線は例えば図中の矢印Ｂ、Ｃで示されるように
反射されて、実線りの照射範囲に亘って出射されるもの
である。ここでレーザ光および近赤外から赤外の熱線の
照射箱１１！１８Ａ、　Ｄはレーザ光の光軸方向の断面
形状を示している。このような熱線Ｂ、Ｃは上記透過窓
６．７を加熱し、熱膨張させレンズ効果を発生してしま
うものであった。このように透過窓６．７が熱によりレ
ンズ効果を生じるとレーザ光が集光されて出力される等
、出力されるレーザ光の品質を低下してしまうという事
情があった。

（発明が解決しようとする課題） 放電管の両端に設けられた電極のさらに外側に配設され
た透過窓は、レーザ光を高透過率で透過するものである
が、近赤外から赤外の熱線を吸収してしまい、発熱して
しまうものであった。このため透過窓自体が熱膨張によ
り変形を生じることがあり、このように変形された透過
窓を通過したレーザ光は集光されて出力される等の品質
の低下を招くことがあった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、レー
ザ光以外の透過窓に照射される熱線を減少して、透過窓
の加熱を低減し、透過窓が熱により変形することを防止
する金属蒸気レーザ装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本体内に断熱材を介在して設けられた放電管の内部に金
属蒸気レーザ媒質を設け、この放電管内の両端にそれぞ
れ電極を設け、この電極の外側に上記放電管の両端部の
軸線上に一対のホルダーを気密に設け、これらホルダー
の外側端にレーザ光を透過する透過窓を設け、上記各々
のホルダーの内側に上記放電管の内径以上になる環状の
遮熱板を一以上配設した金属蒸気レーザ装置にある。

（作　用） 上記ホルダーの内側に一以上の遮熱板を設けることによ
り、放電管で発生されてホルダーの内面側に照射する近
赤外から赤外の熱線を遮蔽して、透過窓に入射すること
を防止し、透過窓への加熱を低減する。

（実施例） 本発明における第１実施例を第１図および第２図を参照
して説明する。なお、実施例において、ホルダ一部は同
一の構成となっているので、略中心から一方の片側の要
部のみを図示して説明する。

このレーザ装置１４は円管状に形成されたセラミックス
製の放電管２と、この放電管２の両端外側それぞれに同
心状に配設された円管状の電極３とを有している。これ
らの電極３の内径は上記放電管２の内径と路間−の内径
寸法で形成されており、図示しない高電圧電源により画
電極３間に高電圧が印加されるようになっている。

また、この電極３の外側には、それぞれ管状のホルダー
１５が設けられている。このホルダー１５の電極３に近
い端部は放電管２の外側に設けられた断熱材１０の端部
を保持するように設けられた枠部材１６に結合されてい
る。また、上記ホルダー１５の外側の端部にはレーザ光
を高い透過率で透過する透過窓６が密閉状態を保つよう
に取付けられている。さらに、円管状に形成されたホル
ダー１５の内側には複数枚の遮熱板１７・・・が設けら
れている。これらの遮熱板１７は同一形状であり第２図
に示されるように中央部に開口部１７ａを有する円板状
に形成されたものである。

上記開口部１７ａの直径は上記放電管２および電極３の
内径と路間−寸法に形成されており、上記遮熱板１７の
外径部は上記ホルダー１５の内側壁に一体に結合されて
いる。そして、上記ホルダー１５は耐熱性の高い例えば
セラミックスからなっており、ホルダー１５の基端側部
には水冷装置１８が設けられている。

また、上記複数枚の遮熱板１７・・・は、互いに所定間
隔を持ってレーザ光の光軸方向に沿って配設されており
、上記レーザ装置本体１４は図中に示されるように全て
の遮熱板１７・・・が同一の間隔で配設されている。そ
して、遮熱板１７・・・の開口部１７ａ・・・の中心は
上記放電管２および電極３の中心の延長上に一致するよ
うになっている。

つまり、放電管２内で発生されたレーザ光はホルダー１
５内を通過しても光軸方向の断面形状に影響を受けるこ
とを防止できる寸法および形状で形成されている。

そして、上記放電管２および電極３等で発光された近赤
外から赤外の熱線は、例えば矢印Ｅ１Ｆ、Ｇで示される
ようにホルダー１５の内壁面に向けて照射される。この
ような方向に照射された熱線は複数枚の上記遮蔽板１７
・・・に反射されて、放電管２側に照射される。つまり
、従来構造ではホルダー１５の内周面に照射された熱線
は正反射して透過窓６に向けて照射されていたが、上記
構造を採用することで熱線は遮熱板１７・・・のいずれ
かに反射して放電管２側に向けて反射されるか、または
遮熱板１７・・・に吸収されている。

このように遮熱板１７・・・を設けることで従来透過窓
６側に照射されていた熱線を減少できるので、透過窓６
の温度上昇を低減し、透過窓６の熱膨張変形を防止でき
る。そして、出力されるレーザ光に光学的な悪影響を及
ぼすことが低減された良質のレーザ光を出力することが
できる。

以下本発明における第２実施例を第３図および第４図を
参照して説明するが、レーザ装置本体１４の基本的構成
は上記第１実施例と略同様なので、構成の異なる部分に
ついてのみ新たな符号を付して説明する。

レーザ装置本体１４のホルダー１９の枠部材１６に結合
された端部には水冷装置１８が設けられており、外側に
向けられた端部には透過窓６が取付けられている。

そして、上記ホルダー１９の内側には複数枚の遮熱板２
０・・・がレーザ光の光軸に沿って配設されている。こ
れらの遮熱板２０・・・は全で同一構造で形成されてお
り、第４図中に示されるようにフレア形状になっている
。この遮熱板２０の中央部には開口直径が上記放電管２
および電極３の内径と略等しく形成された開口部２０ａ
が貫通状態に形成されている。そして、遮熱板２０の外
周縁は上記ホルダー１９の内周面の直径と路間−寸法で
形成されている。

この遮熱板２０は上記ホルダー１９に挿着される場合に
、複数個のスペーサ２１・・・を相互間に挟むようにし
て挿着するようになっている。上記遮熱板２０・・・は
開口部２０ａが開口される側を放電管２側に近くなるよ
うに取付けられており、スペーサ２１・・・は上記遮熱
板２０の傾斜面に沿って当接する端面を有する環状に形
成されている。これらスペーサ２１・・・と遮熱板２０
・・・とを交互にホルダー１９内に挿入し、最後のスペ
ーサ２１を挿入した後に締付は部材２２をホルダー１９
の内壁に結合することで、上記遮熱板２０・・・を固定
するように形成されている。

このようにして固定された遮熱板２０・・・の開口部２
０ａは上記放電管２および電極３の開口部に対応して位
置され、放電管２内で発光されたレーザ光が遮熱板２０
・・・の縁部に照射されないようになっている。

また、放電管２および電極３側から照射窓６側に照射さ
れる近赤外から赤外の熱線のうち、上記ホルダー１９の
内周面に向けて照射されるものは、上記遮熱板２０・・
・に照射される。この照射板２０・・・は外縁部から開
口部２０ａにかけて放電管２側に近ずくような斜面を有
して形成されており、放電管２側から照射された熱線は
スペーサ２１・・・が位置するホルダー１９の内周面に
照射されるようになっている。

つまり、上記遮熱板２０・・・に向けて照射された熱線
は全て透過窓６側には反射しないように構成されている
。

このように遮熱板２０・・・をホルダー１９の内側に設
けることにより、従来構造ではホルダー１９の内周面に
反射され透過窓６を照射していた熱線をホルダー１９の
内周面側および放電管２側に反射することができる。こ
れにより、透過窓６に吸収される熱線を減少できるので
発熱量を減少して、熱による変形を防止できる。

さらに、上記ホルダー１９は水冷装置１８によって冷却
されているので、遮熱板２０・・・およびスペーサ２１
・・・を通じて吸収された熱はホルダー１９を介してレ
ーザ装置本体１４外に持ち去られるようになっている。

そして、熱による透過窓６の変形を防止もしくは低減す
ることにより、放電管２側で熱線を発生しても、この熱
線の影響を透過窓６が受けにくくなり高品質のレーザ光
を発振することができる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではない
。例えば、第１実施例において遮熱板１７・・・はホル
ダー１５の内周面に一体的に設けられているが、これに
限定されず第２実施例のようにスペーサ２１・・・を介
して取付けるような構造でもよい。

また、遮熱板１７．２０は材質がセラミック製であった
が、これに限定されず、耐熱性の高い材質であればよく
、電気絶縁性の高い材質を使用したものや吸熱性の高い
表面処理等を施したものでもよい。さらに、上記実施例
ではレーザ装置本体１４を実施の対象として説明してい
るが、このレーザ装置本体１４は透過窓６に対向する出
力ミラおよび高反射ミラーからなる共振器を設けること
により、レーザ発振装置を構成することができる。また
、上記レーザ発振装置で発振されたレーザ光が上記レー
ザ装置本体１４に通過されるように構成することでレー
ザ光の増幅装置として使用することもできる。つまり、
本発明の実施対象はレーザ発振装置に限定されずレーザ
増幅装置等も含まれる。

【発明の効果〕

透過窓を保持するホルダーの内周面に一枚以上の遮熱板
を配設することによって、従来構造ではホルダーの内周
面に反射されて透過窓を照射し加熱していた近赤外線か
ら赤外線の熱線を透過窓以外の方向に反射もしくは吸収
することができるので透過窓を加熱することを低減でき
る。そして、透過窓は加熱による熱変形を低減できるの
でレーザ光の透過に光学的な影響を与えることを低減で
き、高品質のレーザ光を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明における第１実施例であり
、第１図は金属蒸気レーザ装置本体の要部を示す側断面
図、第２図は遮熱板の形状を示す斜視図、第３図および
第４図は本発明における第２実施例であり、第３図は金
属蒸気レーザ装置本体の要部を示す側断面図、第４図は
遮熱板の形状を示す斜視図、第５図および第６図は従来
例であり、第５図は金属蒸気レーザ発振装置の側断面図
、第６図は金属蒸気レーザ発振装置の要部の側断面図で
ある。 ２・・・放電管、３・・・電極、５・・・金属レーザ媒
質、６・・・透過窓、１４・・・レーザ装置本体（金属
蒸気しザ装置） ５・・・ホルダー ・・・遮熱板、 ａ・・・開口部、 ０・・・遮熱板、 ・・・開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 本体と、この本体内に断熱部を介在して設けられた放電
   管と、この放電管の端部にそれぞれ設けられこの放電管
   内に放電を発生する電極と、上記放電管内に設けられた
   金属蒸気レーザ媒質と、それぞれに透過窓を有しこれら
   透過窓を上記放電管の軸線に交差して上記本体の両端部
   に気密に取付られた一対のホルダーとを具備した金属蒸
   気レーザ装置において、開口部が上記放電管の内径以上
   になる環状の遮熱板を一以上上記各々のホルダーの内側
   に上記軸線と同心的に設けたことを特徴とする金属蒸気
   レーザ装置。