JPH0237708B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0237708B2 JPH0237708B2 JP59273238A JP27323884A JPH0237708B2 JP H0237708 B2 JPH0237708 B2 JP H0237708B2 JP 59273238 A JP59273238 A JP 59273238A JP 27323884 A JP27323884 A JP 27323884A JP H0237708 B2 JPH0237708 B2 JP H0237708B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- gas laser
- tube
- laser device
- discharge
- 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 - Lifetime
Links
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
- H01S3/032—Constructional details of gas laser discharge tubes for confinement of the discharge, e.g. by special features of the discharge constricting tube
- H01S3/0326—Constructional details of gas laser discharge tubes for confinement of the discharge, e.g. by special features of the discharge constricting tube by an electromagnetic field
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明はガスレーザ装置に関する。
従来のガス状レーザ媒質が封入されたレーザ管
を有するガスレーザ装置においては、管軸方向の
磁界を電磁石を用いて与えレーザ出力を増大させ
ている。
を有するガスレーザ装置においては、管軸方向の
磁界を電磁石を用いて与えレーザ出力を増大させ
ている。
管理方向の磁界は、放電プラズマ中の電子に、
その平均自由行程の間に管軸に平行ならせん運動
を与えその結果、管壁に向う電子とイオンの拡散
を押え電子密度が増加してレーザ出力を増大させ
る。
その平均自由行程の間に管軸に平行ならせん運動
を与えその結果、管壁に向う電子とイオンの拡散
を押え電子密度が増加してレーザ出力を増大させ
る。
しかし、電磁石を用いているのでレーザ管全体
の構造は複雑で高価となり、重量も大幅に増す。
またこれに数百ワツトから数キロワツトの電力を
必要とし、実際のレーザエネルギー変換効率はこ
の分を差し引くと必ずしも多くなく電磁石の冷却
を要すると共にこの絶縁不良等の故障を考え合せ
ると改善効果は少ない。
の構造は複雑で高価となり、重量も大幅に増す。
またこれに数百ワツトから数キロワツトの電力を
必要とし、実際のレーザエネルギー変換効率はこ
の分を差し引くと必ずしも多くなく電磁石の冷却
を要すると共にこの絶縁不良等の故障を考え合せ
ると改善効果は少ない。
〔発明の目的〕
この発明の目的は変換効率を改善し、レーザ出
力を増加するようにしたガスレーザ装置を提供す
るにある。
力を増加するようにしたガスレーザ装置を提供す
るにある。
内部にガスレーザ媒質を封入したガスレーザ装
置において、電界ベクトルと管軸の作る面、すな
わちレーザ光の偏波面に対して直交する方向の磁
界を印加することにより、レーザ出力を増大する
ようにしたものである。
置において、電界ベクトルと管軸の作る面、すな
わちレーザ光の偏波面に対して直交する方向の磁
界を印加することにより、レーザ出力を増大する
ようにしたものである。
以下この発明の第１の実施例を第１図と第２図
を参照して説明する。第１図に示すガスレーザ装
置はたとえばセラミツク材料などで作られアルゴ
ン、クリプトンその他のガス状レーザ媒質を気密
に封入した封止構造のレーザ管１を備えている。
このレーザ管１の軸方向両端には各々ブリユース
タ窓２が装着されている。
を参照して説明する。第１図に示すガスレーザ装
置はたとえばセラミツク材料などで作られアルゴ
ン、クリプトンその他のガス状レーザ媒質を気密
に封入した封止構造のレーザ管１を備えている。
このレーザ管１の軸方向両端には各々ブリユース
タ窓２が装着されている。
また、レーザ管１の軸方向中央部分は他の部分
に比べて肉厚で内径寸法が小さな放電細管部３に
て構成されている。この放電細管部３の一端側に
は第１の大径管部４が設けられ、他端側には第２
の大径管部５が設けられている。
に比べて肉厚で内径寸法が小さな放電細管部３に
て構成されている。この放電細管部３の一端側に
は第１の大径管部４が設けられ、他端側には第２
の大径管部５が設けられている。
第１の大径部管４には陰極６が設けられ、第２
の大径管部５に陽極７が設けられていて、これら
は図示しない放電用電源に接続されている。ま
た、上記放電細管部３の外周には放電細管部３の
軸中心に対して交差する方向から磁界を与えるよ
う一対もしくは第２図に示すような両端が対向す
るように折曲形成された一体形の永久磁石８が放
電細管部３を上記両端間もしくは上記一対の場合
であれば対向する異極間に位着せしめて配置され
ている。なお、この実施例では上記磁界はブリユ
ースタ窓２のブリユースタ角を作る面に垂直に与
えられるようになつている。
の大径管部５に陽極７が設けられていて、これら
は図示しない放電用電源に接続されている。ま
た、上記放電細管部３の外周には放電細管部３の
軸中心に対して交差する方向から磁界を与えるよ
う一対もしくは第２図に示すような両端が対向す
るように折曲形成された一体形の永久磁石８が放
電細管部３を上記両端間もしくは上記一対の場合
であれば対向する異極間に位着せしめて配置され
ている。なお、この実施例では上記磁界はブリユ
ースタ窓２のブリユースタ角を作る面に垂直に与
えられるようになつている。
上記の構成において、永久磁石８によつて放電
細管部３に磁界が与えられると放電細管部３内に
おいて電界と磁界とによるサイクロトロン運動が
起こる。この結果、ガス状レーザ媒質の電子が、
中性ガス粒子と衝突しながら管壁方向へドリフト
し、管軸方向への電子移動度が減少する。したが
つて、管軸方向の電界すなわち管内の電子温度が
増大し、管内エネルギー損失は増すがレーザ出力
はこれ以上大幅に増大する。
細管部３に磁界が与えられると放電細管部３内に
おいて電界と磁界とによるサイクロトロン運動が
起こる。この結果、ガス状レーザ媒質の電子が、
中性ガス粒子と衝突しながら管壁方向へドリフト
し、管軸方向への電子移動度が減少する。したが
つて、管軸方向の電界すなわち管内の電子温度が
増大し、管内エネルギー損失は増すがレーザ出力
はこれ以上大幅に増大する。
第３図、第４図、第５図は、これを実験で検証
した結果である。第３図は放電電流をパラメータ
とした印加磁界の磁束密度に対する放電維持電圧
の変化、第４図は同じく放電電流をパラメータと
したレーザ出力の変化、第５図は同じく変換効率
の変化を示したものである。
した結果である。第３図は放電電流をパラメータ
とした印加磁界の磁束密度に対する放電維持電圧
の変化、第４図は同じく放電電流をパラメータと
したレーザ出力の変化、第５図は同じく変換効率
の変化を示したものである。
用いたレーザ管は放電管細管部の径ｒが1.0mm
φ、有効放電長Ｌが36mmであり、磁界にはブリユ
ースタ窓２のブリユスタ角を作る面に垂直に与え
た。
φ、有効放電長Ｌが36mmであり、磁界にはブリユ
ースタ窓２のブリユスタ角を作る面に垂直に与え
た。
結果から明らかなように磁界の磁束密度約500
ガウス近傍に放電維持電圧変化のクリイテイカル
ポイントがありそれ以上の磁束密度に対しては、
その増加とともに放電維持電圧が急上昇し、それ
にともなつてレーザ出力も増大する。この時の電
子サイクロトロン半径rceは、 rce＝（2m／ｅ）1/2・E1/2／Ｂ ……(1) （ただしＥ；単位長当りの軸方向電界、ｅ；電荷
の絶対値、ｍ；電子の静止質量、） で表わされるので、上記(1)式よりMKS単位で表
わすと、rce＝3.37×10-6・E1/2／Ｂとなる。とこ
ろで磁界がない場合の小電流密度放電では一般に
単位長当りの軸方向電界E0はE0＝0.6／ｒ（Ｖ／
cm）であり、放電細管部の半径ｒが0.05cmのレー
ザ管では単位長さ当りの軸方向電界E0は12（Ｖ／
cm）となる。第３図の実験結果より磁界がない場
合放電維持電圧は、およそ76Vであるから陽極７
と、陰極６による電圧降下VDはVD＝V0−（E0×
Ｌ）で求められこの値はおよそ25Vである。
ガウス近傍に放電維持電圧変化のクリイテイカル
ポイントがありそれ以上の磁束密度に対しては、
その増加とともに放電維持電圧が急上昇し、それ
にともなつてレーザ出力も増大する。この時の電
子サイクロトロン半径rceは、 rce＝（2m／ｅ）1/2・E1/2／Ｂ ……(1) （ただしＥ；単位長当りの軸方向電界、ｅ；電荷
の絶対値、ｍ；電子の静止質量、） で表わされるので、上記(1)式よりMKS単位で表
わすと、rce＝3.37×10-6・E1/2／Ｂとなる。とこ
ろで磁界がない場合の小電流密度放電では一般に
単位長当りの軸方向電界E0はE0＝0.6／ｒ（Ｖ／
cm）であり、放電細管部の半径ｒが0.05cmのレー
ザ管では単位長さ当りの軸方向電界E0は12（Ｖ／
cm）となる。第３図の実験結果より磁界がない場
合放電維持電圧は、およそ76Vであるから陽極７
と、陰極６による電圧降下VDはVD＝V0−（E0×
Ｌ）で求められこの値はおよそ25Vである。
また、磁束密度500ガウスにおける放電維持電
圧VBは、およそ80Vであり、いずれの場合も電
極降下電圧VDは、一定であるので、磁界がある
場合の単位長さ当りの軸方向電界EBは、EB＝（VB
−VD）／Ｌで求められ、およそ15（Ｖ／cm）とな
る。
圧VBは、およそ80Vであり、いずれの場合も電
極降下電圧VDは、一定であるので、磁界がある
場合の単位長さ当りの軸方向電界EBは、EB＝（VB
−VD）／Ｌで求められ、およそ15（Ｖ／cm）とな
る。
以上より磁束密度500ガウスでのサイクロトロ
ン半径rceは、放電細管部の半径ｒを〔cm〕、磁束
密度を〔Gauss〕単位で表わすと、 rce＝3.37・E1/2／Ｂ≒0.026〔cm〕となり、 これは放電細管半径のおよそ1/2すなわちrce
１／２ｒとなる。
ン半径rceは、放電細管部の半径ｒを〔cm〕、磁束
密度を〔Gauss〕単位で表わすと、 rce＝3.37・E1/2／Ｂ≒0.026〔cm〕となり、 これは放電細管半径のおよそ1/2すなわちrce
１／２ｒとなる。
したがつて、放電細管部の半径ｒを有するレー
ザ管に対しては、 rce＝≦1/2ｒ ……(2) を満足する値の磁束密度Ｂを持つ磁界を与えれば
よいことがわかる。
ザ管に対しては、 rce＝≦1/2ｒ ……(2) を満足する値の磁束密度Ｂを持つ磁界を与えれば
よいことがわかる。
本実験結果の一例を示すと、磁束密度800ガウ
スで一定電流に対しレーザ出力で３倍以上、変換
効率で２倍以上改善がなされた。
スで一定電流に対しレーザ出力で３倍以上、変換
効率で２倍以上改善がなされた。
以上述べたように放電細管部の管軸に上記(1)
式、(2)式を満足する磁界を印加することにより軸
方向電界Ｅつまり放電維持電圧が上昇し、レーザ
出力およびレーザへのエネルギー変換効率が顕著
に増大するような放電状態を作り出すことができ
た。
式、(2)式を満足する磁界を印加することにより軸
方向電界Ｅつまり放電維持電圧が上昇し、レーザ
出力およびレーザへのエネルギー変換効率が顕著
に増大するような放電状態を作り出すことができ
た。
また、この効果は偏波面に対して方向性があ
る。上記第１の実施例では偏波面は紙面に直交す
る方向になつているため、磁界は偏波面に直交方
向に加わることになり、より効果的にレーザ出力
を増大させることができた。
る。上記第１の実施例では偏波面は紙面に直交す
る方向になつているため、磁界は偏波面に直交方
向に加わることになり、より効果的にレーザ出力
を増大させることができた。
ところで、放電細管部３に磁界を与える上記永
久磁石は電磁石を用いた場合のように給電したり
発熱するなどのことがないから給電装置や冷却部
分が不要となる。
久磁石は電磁石を用いた場合のように給電したり
発熱するなどのことがないから給電装置や冷却部
分が不要となる。
第６図はこの発明の第２の実施例を示しこの実
施例は永久磁石の形状が第１の実施例と異なる。
つまり放電細管部の管軸に対して一方より直交し
た磁界を印加し同様の効果を得るようにしたもの
である。
施例は永久磁石の形状が第１の実施例と異なる。
つまり放電細管部の管軸に対して一方より直交し
た磁界を印加し同様の効果を得るようにしたもの
である。
第７図、第８図はこの考案の第３の実施例を示
す。この実施例は放電細管部３の外周にフインを
多数形成した放熱体９を設けるような空冷形のガ
スレーザ装置において、この発熱体９のフインの
一部を永久磁石８で形成し第１、第２の実施例と
同様の効果を得るようにしたものである。この場
合、第１の実施例と同様に放電細管部をはさむよ
うに１対の永久磁石８を配置するか、また、第２
の実施例を同様に管軸に対して一方のみに配置し
てもよい。
す。この実施例は放電細管部３の外周にフインを
多数形成した放熱体９を設けるような空冷形のガ
スレーザ装置において、この発熱体９のフインの
一部を永久磁石８で形成し第１、第２の実施例と
同様の効果を得るようにしたものである。この場
合、第１の実施例と同様に放電細管部をはさむよ
うに１対の永久磁石８を配置するか、また、第２
の実施例を同様に管軸に対して一方のみに配置し
てもよい。
以上述べたように、この発明は内部にガス状レ
ーザ媒質が封入されたレーザ管の放電細管部の管
軸に交差する方向の磁界を与えるようにしたの
で、変換効率が改善され、レーザ出力を増大する
ことができた。
ーザ媒質が封入されたレーザ管の放電細管部の管
軸に交差する方向の磁界を与えるようにしたの
で、変換効率が改善され、レーザ出力を増大する
ことができた。
第１図は、この発明の第１の実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図−線に沿う断面図、第
３図乃至第５図はこの発明の実施結果を表わす
図、第６図はこの発明の第２の実施例を示す縦断
面図、第７図は、この発明の第３の実施例を示す
縦断面図、第８図は、第７図−線に沿う断面
図である。
面図、第２図は第１図−線に沿う断面図、第
３図乃至第５図はこの発明の実施結果を表わす
図、第６図はこの発明の第２の実施例を示す縦断
面図、第７図は、この発明の第３の実施例を示す
縦断面図、第８図は、第７図−線に沿う断面
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内部にガス状レーザ媒質が封入されレーザ光
の偏波面を規定する光学系を備えたガスレーザ管
の放電細管部の外周に磁界発生装置を設けたガス
レーザ装置において、上記磁界発生装置は磁界を
上記偏波面に直交するように設けられたことを特
徴とするガスレーザ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置
において所望の磁界の磁束密度Ｂは、 rce＝（2m／ｅ）1/2・E1/2／Ｂとしたときrce≦1/
２ｒを満足する値以上であることを特徴とするガ
スレーザ装置。 ただしrce：電子サイクロトロン半径 ｒ：放電細管部の半径 Ｅ：単位長当りの軸方向電界 ｅ：電子の電荷の絶対値 ｍ：電子の静止質量 ３ 特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置
において、磁界発生装置は永久磁石としたことを
特徴とするガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27323884A JPS61152087A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | ガスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27323884A JPS61152087A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | ガスレ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61152087A JPS61152087A (ja) | 1986-07-10 |
| JPH0237708B2 true JPH0237708B2 (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=17525039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27323884A Granted JPS61152087A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | ガスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61152087A (ja) |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP27323884A patent/JPS61152087A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61152087A (ja) | 1986-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001506337A (ja) | 磁気流体力学的推進手段のためのイオンビーム集中化装置および該装置を装着した磁気流体力学的推進手段 | |
| US3670257A (en) | Method of gas ion laser action | |
| US4974228A (en) | Magnetic field profile for improved ion laser performance | |
| US4677637A (en) | TE laser amplifier | |
| US3582817A (en) | Gas laser having excitation chambers | |
| JPH0237708B2 (ja) | ||
| US3155593A (en) | Apparatus for producing neutrons by collisions between ions | |
| US3914637A (en) | Method and apparatus for focusing an electron beam | |
| US3090883A (en) | Electric high pressure discharge lamps | |
| US4931698A (en) | Ion source | |
| JPH0436144Y2 (ja) | ||
| JPS594819B2 (ja) | イオン源 | |
| US3750047A (en) | Gas laser having excitation chambers with multiple channels | |
| JP2005116312A (ja) | マイクロ波プラズマ発生装置 | |
| US3970961A (en) | Thermionic cathode transverse-discharge gas laser tube | |
| JPS6394535A (ja) | 電子ビ−ムシ−ト形成装置 | |
| CA1040735A (en) | Generation of corona for laser excitation | |
| JPS6232676A (ja) | イオンレーザ装置 | |
| RU2233505C2 (ru) | Газоразрядный источник ионов | |
| CN114360842A (zh) | 一种应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈 | |
| JPS61198791A (ja) | ガスレ−ザ装置 | |
| US3573537A (en) | Collector electrode for crossed field traveling wave device | |
| JPS5915513Y2 (ja) | ガスレ−ザ装置 | |
| JP2827680B2 (ja) | 金属蒸気レーザ装置 | |
| JPH02116182A (ja) | レーザ細管 |