JPH02235382A - マイクロ波レーザ装置 - Google Patents
マイクロ波レーザ装置Info
- Publication number
- JPH02235382A JPH02235382A JP5510889A JP5510889A JPH02235382A JP H02235382 A JPH02235382 A JP H02235382A JP 5510889 A JP5510889 A JP 5510889A JP 5510889 A JP5510889 A JP 5510889A JP H02235382 A JPH02235382 A JP H02235382A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- microwave
- laser
- discharge part
- gas
- 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.)
- Pending
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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
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、マイクロ波放電励起を行うマイクロ波レーザ
装置に関するものである。
装置に関するものである。
（従来の技術）
一般に、レーザ発振を得るためには、レーザ媒質中で空
間的に均一な放電の生成を必要とするが、特にマイクロ
波を放電励起に用いる場合、このことは非常に重要とな
る。即ち、マイクロ波を通常のレーザ発振で用いられる
圧力（２０〜２００Ｔｏｒｒ）で用いると、放電維持電
圧、即ち、定常運転電圧に比べ、放電開始電圧が遥かに
高いため、放電を発生させるに充分な強度のマイクロ波
が醜電部に入射すると、入口付近に放電が集中的に生じ
る。そのため、この部分に高密度のプラズマが形成され
、インピーダンスが極端に低下する。その結果、入射マ
イクロ波は放電部に入った途端にほとんど１００％が反
射されてしまい、放電空間に有効に電気人力が供給され
ないことになる。
間的に均一な放電の生成を必要とするが、特にマイクロ
波を放電励起に用いる場合、このことは非常に重要とな
る。即ち、マイクロ波を通常のレーザ発振で用いられる
圧力（２０〜２００Ｔｏｒｒ）で用いると、放電維持電
圧、即ち、定常運転電圧に比べ、放電開始電圧が遥かに
高いため、放電を発生させるに充分な強度のマイクロ波
が醜電部に入射すると、入口付近に放電が集中的に生じ
る。そのため、この部分に高密度のプラズマが形成され
、インピーダンスが極端に低下する。その結果、入射マ
イクロ波は放電部に入った途端にほとんど１００％が反
射されてしまい、放電空間に有効に電気人力が供給され
ないことになる。
この様な問題点を解決するために、Ａｐｐ ｌ ｉ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅ ｔ ｔ．，３７ （８）．ｐ６７３（１
９８０）に、第３図に示した様なマイクロ波レーザ装置
が提案されている。即ち、第３図において、レーザガス
３１は放電部の上部人口３２より高圧で供給され、誘電
体から構成されたノズル３３を通過すると共に高速とな
り、ガス圧力が低下する。一方、放電励起に用いられる
マイクロ波３４は、図中左方より導波管３５によって供
給され、マイクロ波を透過する圧力隔壁３６を通してレ
ーザ放電部４１に供給される。
ｈｙｓ．Ｌｅ ｔ ｔ．，３７ （８）．ｐ６７３（１
９８０）に、第３図に示した様なマイクロ波レーザ装置
が提案されている。即ち、第３図において、レーザガス
３１は放電部の上部人口３２より高圧で供給され、誘電
体から構成されたノズル３３を通過すると共に高速とな
り、ガス圧力が低下する。一方、放電励起に用いられる
マイクロ波３４は、図中左方より導波管３５によって供
給され、マイクロ波を透過する圧力隔壁３６を通してレ
ーザ放電部４１に供給される。
ここで、レーザ放電部４１の空間の内、ノズル３３の前
方の空間３７は高圧力であるため、空間３７においては
放電は発生しない。一方、ノズル３３の後方の空間３８
においてはガス圧力が低下するので、この部分にマイク
ロ波放電が発生する。
方の空間３７は高圧力であるため、空間３７においては
放電は発生しない。一方、ノズル３３の後方の空間３８
においてはガス圧力が低下するので、この部分にマイク
ロ波放電が発生する。
この部分での放電は低ガス圧中での放電であるため一様
となり、レーザ放電部４１の下流側に配設された光共振
器３９により、マイクロ波で励起されたレーザガス中を
通るレーザ光が増幅発振される。また、排出ガス４０は
真空ポンプによって、図中右方へ排出されている。
となり、レーザ放電部４１の下流側に配設された光共振
器３９により、マイクロ波で励起されたレーザガス中を
通るレーザ光が増幅発振される。また、排出ガス４０は
真空ポンプによって、図中右方へ排出されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記の様な構成を有する従来のマイクロ
波レーザ装置においては、以下に述べる様な解決すべき
課題があった。
波レーザ装置においては、以下に述べる様な解決すべき
課題があった。
即ち、高圧で供給されたレーザガス３１を、ノズル３３
を通して断熱膨脹させ、そのガス圧力を低下させるため
、レーザガスの全量を排気するための真空ポンプが必要
となる。また、真空ポンプの排気動力が多大となり、装
置の大型化を招き、全体としてのレーザ発振効率が極端
に低下してしまうという欠点があった。
を通して断熱膨脹させ、そのガス圧力を低下させるため
、レーザガスの全量を排気するための真空ポンプが必要
となる。また、真空ポンプの排気動力が多大となり、装
置の大型化を招き、全体としてのレーザ発振効率が極端
に低下してしまうという欠点があった。
また、ノズル３３の下流側のガス圧力、即ち、放電部の
ガス圧ノノが低いので、電力密度を大きくとることがで
きず、装置が大形となり、レーザ出力も大きくはとれな
いといった欠点もあった。
ガス圧ノノが低いので、電力密度を大きくとることがで
きず、装置が大形となり、レーザ出力も大きくはとれな
いといった欠点もあった。
本発明は以上の欠点を解消するために提案されたもので
、その目的は、通常のガス圧力（２０〜２００Ｔｏ ｒ
ｒ）で一様なグロー放電が得られる、効率的なマイク
ロ波レーザ装置を提供することにある。
、その目的は、通常のガス圧力（２０〜２００Ｔｏ ｒ
ｒ）で一様なグロー放電が得られる、効率的なマイク
ロ波レーザ装置を提供することにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、真空容器内にレーザ媒質ガスを低ガス圧で封
入し、このガスを放電部に循環させ、前記放電部の外部
に配設したマイクロ波電源よりマイクロ波を供給して放
電させてレーザ媒質ガスを励起するマイクロ波レーザ装
置において、放電部の断面積を縮小して構成し、また、
放電部を専用の真空容器内に収納したことを特徴とする
ものである。
入し、このガスを放電部に循環させ、前記放電部の外部
に配設したマイクロ波電源よりマイクロ波を供給して放
電させてレーザ媒質ガスを励起するマイクロ波レーザ装
置において、放電部の断面積を縮小して構成し、また、
放電部を専用の真空容器内に収納したことを特徴とする
ものである。
（作用）
本発明のマイクロ波レーザ装置によれば、放電部の断面
積を縮小して構成したことにより、放電部内におけるマ
イクロ波電界の強度を高めることができるので、一様な
グロー放電を得ることができる。また、放電部を専用の
真空容器（例えば、円筒タンク等）内に収納することに
より、放電部の真空状態をより安定した状態で保持でき
るので、堅牢でコンパクトな構成とすることができる。
積を縮小して構成したことにより、放電部内におけるマ
イクロ波電界の強度を高めることができるので、一様な
グロー放電を得ることができる。また、放電部を専用の
真空容器（例えば、円筒タンク等）内に収納することに
より、放電部の真空状態をより安定した状態で保持でき
るので、堅牢でコンパクトな構成とすることができる。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
具体的に説明する。
具体的に説明する。
本実施例においては、第１図に示した様に、マイクロ波
発振器１から送出されたマイクロ波電力２が導波管３内
に放射されるように構成されている。この導波管３内に
は隔壁４が設けられ、導波管３をマイクロ波発振器側３
ａと、マイクロ波放電管側３ｂとに区画している。また
、前記マイクロ波放電管側の導波管３ｂには放電部５が
接続されている。この放電部５は導波管放電部５ａと終
端部５ｂとから構成され、前記導波管放電部５ａの断面
積が導波管３及び終端部５ｂの断面積に比べて小さくな
るように構成されている。また、前記放電部５は金属あ
るいは絶縁物から成る専用真空容器７中に収納されてい
る。さらに、終端部５ｂにはレーザガス循環配管８が接
続され、その途中には熱交換器９及び送風機１０が設け
られ、レーザガスを矢印１１の方向に循環駆動するよう
に構成されている。
発振器１から送出されたマイクロ波電力２が導波管３内
に放射されるように構成されている。この導波管３内に
は隔壁４が設けられ、導波管３をマイクロ波発振器側３
ａと、マイクロ波放電管側３ｂとに区画している。また
、前記マイクロ波放電管側の導波管３ｂには放電部５が
接続されている。この放電部５は導波管放電部５ａと終
端部５ｂとから構成され、前記導波管放電部５ａの断面
積が導波管３及び終端部５ｂの断面積に比べて小さくな
るように構成されている。また、前記放電部５は金属あ
るいは絶縁物から成る専用真空容器７中に収納されてい
る。さらに、終端部５ｂにはレーザガス循環配管８が接
続され、その途中には熱交換器９及び送風機１０が設け
られ、レーザガスを矢印１１の方向に循環駆動するよう
に構成されている。
なお、上記の様に構成された放電部を含む真空容器ｌ２
には、バルブ１３を介して真空ボンプ１４が接続され、
真空容器１２内を真空排気できるように構成されている
。また、同様にバルブ１５を介してレーザガスボンベ１
６が接続され、容器内にレーザガスを数１０Ｔｏｒｒま
で充填できるように構成されている。なお、前記バルブ
１３，１５は圧力制御器１７によってその開閉が制御さ
れている。
には、バルブ１３を介して真空ボンプ１４が接続され、
真空容器１２内を真空排気できるように構成されている
。また、同様にバルブ１５を介してレーザガスボンベ１
６が接続され、容器内にレーザガスを数１０Ｔｏｒｒま
で充填できるように構成されている。なお、前記バルブ
１３，１５は圧力制御器１７によってその開閉が制御さ
れている。
ここで、前記放電部５及びその周囲に配設される専用真
空容器７の具体例を第２図に示した。即ち、放電部５の
周囲に、金属あるいは絶縁物から成る専用真空容器であ
る円筒タンク２０が配設されている。また、放電部５の
両側には、光軸上に全反射ミラー１８ａ及び半透過ミラ
ー１８ｂが対向して配設されて光共振器が構成され、半
透過ミラー１８ｂの外部にレーザ光１９が放出されるよ
うに構成されている。
空容器７の具体例を第２図に示した。即ち、放電部５の
周囲に、金属あるいは絶縁物から成る専用真空容器であ
る円筒タンク２０が配設されている。また、放電部５の
両側には、光軸上に全反射ミラー１８ａ及び半透過ミラ
ー１８ｂが対向して配設されて光共振器が構成され、半
透過ミラー１８ｂの外部にレーザ光１９が放出されるよ
うに構成されている。
この様な構成を有する本実施例のマイクロ波レーザ装置
においては、以下に述べるようにしてレーザガスが放電
励起される。即ち、マイクロ波発振器１より放射された
マイクロ波電力２は、隔壁４を介して通常数Ｉ ＱＴｏ
ｒ ｒ程度の低圧レーザガスの封入された放電部５に
入射し、ここでグロー放電６を形成し、放電部内部に循
環駆動されているレーザガスを放電励起する。このとき
、導波管放電部５ａの断面積が小さく構成されているの
で、一様なグロー放電が点弧される。この様にして放電
励起されたレーザガスによって、レーザ光１９が増幅さ
れ、出力される。
においては、以下に述べるようにしてレーザガスが放電
励起される。即ち、マイクロ波発振器１より放射された
マイクロ波電力２は、隔壁４を介して通常数Ｉ ＱＴｏ
ｒ ｒ程度の低圧レーザガスの封入された放電部５に
入射し、ここでグロー放電６を形成し、放電部内部に循
環駆動されているレーザガスを放電励起する。このとき
、導波管放電部５ａの断面積が小さく構成されているの
で、一様なグロー放電が点弧される。この様にして放電
励起されたレーザガスによって、レーザ光１９が増幅さ
れ、出力される。
この様に、本実施例によれば、マイクロ波のエネルギー
が効果的に導波管放電部に注入され、様なグロー放電が
形成される。また、放電部５を専用の真空容器７内に収
納したので、放電部の真空状態をより安定した状態で保
持することができ、堅牢でコンパクトなマイクロ波レー
ザ装置を傳ることができる。
が効果的に導波管放電部に注入され、様なグロー放電が
形成される。また、放電部５を専用の真空容器７内に収
納したので、放電部の真空状態をより安定した状態で保
持することができ、堅牢でコンパクトなマイクロ波レー
ザ装置を傳ることができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、通常アルミニウム（ＡＩ）あるいは銅（Ｃｕ）から
成る放電部電極に、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）または
ニッケル（Ｎｉ）等の耐蝕性の強い金属をコーティング
しても良い。この場合、放電によって生じる表面酸化等
による表面導電率の低下を防止することができるので、
放電部電極の寿命を飛躍的に改善することができる。
く、通常アルミニウム（ＡＩ）あるいは銅（Ｃｕ）から
成る放電部電極に、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）または
ニッケル（Ｎｉ）等の耐蝕性の強い金属をコーティング
しても良い。この場合、放電によって生じる表面酸化等
による表面導電率の低下を防止することができるので、
放電部電極の寿命を飛躍的に改善することができる。
［発明の効果］
以上述べた様に、本発明によれば、放電部の断面積を縮
小して構成し、また、放電部を専用の真空容器内に収納
するという簡単な手段によって、通常のガス圧力で一様
なグロー放電が得られる、効率的なマイクロ波レーザ装
置を提供することができる。
小して構成し、また、放電部を専用の真空容器内に収納
するという簡単な手段によって、通常のガス圧力で一様
なグロー放電が得られる、効率的なマイクロ波レーザ装
置を提供することができる。
第１図は本発明のマイクロ波レーザ装置の一実施例を示
す構成図、第２図は本発明のマイクロ波レーザ装置にお
ける放電部及び専用真空容器の具体例を示す斜視図、第
３図は従来例の主要部を示す断面図である。 １・・・マイクロ波発振器、２・・・マイクロ波電力、
３・・・導波管、４・・・隔壁、５・・・放電部、５ａ
・・・導波管放電部、５ｂ・・・終端部、６・・・グロ
ー放電、７・・・専用真空容器、８・・・レーザガス循
環配管、９・・・熱交換器、１０・・・送風機、１１・
・・レーザガス流、１２・・・真空容器、１３・・・バ
ルブ、１４・・・真空ポンプ、１５・・・バルブ、１６
・・・レーザガスボンベ、１７・・・圧力制御器、１８
ａ・・・全反射ミラー １８ｂ・・・半透過ミラー １
９・・・レーザ光、２０・・・円筒タンク、３１・・・
レーザガス、３２・・・上部入口、３３・・・ノスル、
３４・・・マイクロ波、３５・・・導波管、３６・・・
圧力隔壁、３９・・・光共振器、４０・・・排出ガス、
４１・・・レーザ放電部。
す構成図、第２図は本発明のマイクロ波レーザ装置にお
ける放電部及び専用真空容器の具体例を示す斜視図、第
３図は従来例の主要部を示す断面図である。 １・・・マイクロ波発振器、２・・・マイクロ波電力、
３・・・導波管、４・・・隔壁、５・・・放電部、５ａ
・・・導波管放電部、５ｂ・・・終端部、６・・・グロ
ー放電、７・・・専用真空容器、８・・・レーザガス循
環配管、９・・・熱交換器、１０・・・送風機、１１・
・・レーザガス流、１２・・・真空容器、１３・・・バ
ルブ、１４・・・真空ポンプ、１５・・・バルブ、１６
・・・レーザガスボンベ、１７・・・圧力制御器、１８
ａ・・・全反射ミラー １８ｂ・・・半透過ミラー １
９・・・レーザ光、２０・・・円筒タンク、３１・・・
レーザガス、３２・・・上部入口、３３・・・ノスル、
３４・・・マイクロ波、３５・・・導波管、３６・・・
圧力隔壁、３９・・・光共振器、４０・・・排出ガス、
４１・・・レーザ放電部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 真空容器内にレーザ媒質ガスを低ガス圧で封入し、この
ガスを放電部に循環させ、前記放電部の外部に配設した
マイクロ波電源よりマイクロ波を供給して放電させてレ
ーザ媒質ガスを励起するマイクロ波レーザ装置において
、 前記放電部の断面積を縮小して構成し、また、前記放電
部を専用の真空容器内に収納したことを特徴とするマイ
クロ波レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5510889A JPH02235382A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | マイクロ波レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5510889A JPH02235382A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | マイクロ波レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02235382A true JPH02235382A (ja) | 1990-09-18 |
Family
ID=12989557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5510889A Pending JPH02235382A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | マイクロ波レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02235382A (ja) |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP5510889A patent/JPH02235382A/ja active Pending
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