JPH03155689A - ヨウ素レーザ発生方法 - Google Patents
ヨウ素レーザ発生方法Info
- Publication number
- JPH03155689A JPH03155689A JP29573389A JP29573389A JPH03155689A JP H03155689 A JPH03155689 A JP H03155689A JP 29573389 A JP29573389 A JP 29573389A JP 29573389 A JP29573389 A JP 29573389A JP H03155689 A JPH03155689 A JP H03155689A
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- JP
- Japan
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- iodine
- resonator
- laser
- energy
- laser light
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- Pending
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-
- 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
- H01S3/095—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using chemical or thermal pumping
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
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- 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
この発明は、ヨウ素レーザ光を発生するためのヨウ素レ
ーザ発生方法に関する。
ーザ発生方法に関する。
レーザ光の発生源として、ルビー、ガラス、ＹＡＧある
いはＣＯ□などの多くの物質が用いられているが、近年
、化学励起ヨウ素レーザ（ＣｈｅｍｉｃａｌｌｙＰｕｍ
ｐｅｄ Ｉｏｄｉｎｅ Ｌａ５ｅｒ ： ＣＰＩＬ）の
研究開発が進み、１．３１５μｍの波長の高出力レーザ
の発生に成功している。このＣＰＩＬは、レーザ発振の
ためのボンピング源として電気エネルギを必要とせず、
化学燃料によってレーザ発振を行うことができ、構造が
比較的簡単であるという利点を有し、穴あけ、切断、微
小量除去、溶接および表面処理を含む加工に工業的に広
く応用されている。ＣＰＩＬの基本原理は、次式で示さ
れるエネルギ移乗反応である。 ０？ＣΔ） ＋Ｉ（Ｆｉｚｚ） ：ｅ−０□（３Σ）＋
Ｉ“（Ｐ１７□）・・・（１）ここで、０！”（’Δ）
は励起状態の酸素、Ｉ責Ｐ ｉ ／Ｚ）は励起状態のヨ
ウ素を示す。 （１）式の反応において、左辺から右辺への反応速度が
速いため、効率よくボンピングが行われ、ビ（Ｐ１７□
）が生成される。このＩ” （Ｆｉｚｚ）がレーザ媒質
となり、波長１．３１５μｍのレーザ光を発生する。 ここで最も重要なことは、ボンピング源であるｏｚ′″
ＣΔ）をいかに効率よく発生させるか、ということであ
る。現在知られている最も効率のよい方法は、次式で示
す過酸化水素の分解反応である。 ｔ＋、ｏ、＋ ２ＮａＯＨ＋Ｃ１ｇ４０！”＋ ２Ｌｏ
＋ ２ＮａＣ１・ （２）この原理にもとづ〈従来のヨ
ウ素レーザ装置の構成を第３図に示す。図において、符
号１は励起酸素発生部、２はトラップ、３は共振器であ
る。 励起酸素発生部ｌは、内部に収容されたアルカリ性高濃
度過酸化水素水溶液中に塩素ガスをバブリングして（ｈ
”（’Δ）を発生させたもので、ここに発生したＯｘ”
（’Δ）を含むガスは、ダクト４を介してトラップ２に
導かれ、ここで水分の除去が行われる。このガスは、ダ
クト５を介して共振器３に送られ、この間に、ダクト５
に設けられたインジェクタ６からのヨウ素の注入を受け
る。インジェクタ６は、ヨウ素タンク７から、流量調整
バルブ８を有するパイプ９を介して供給されたガス状の
ヨウ素を、ダクト５内を流れるガス中に注入する機能を
有するもので、共振器３からの距離は、注入後のヨウ素
分子の解離およびエネルギの移乗に要する時間と、励起
ヨウ素原子の寿命とから決まる最適値に選ばれている。 なお図示していないが、ダクト５内に注入されるヨウ素
を原子の状態に解離するための解離手段、一般的には加
熱装置が設けられている。
いはＣＯ□などの多くの物質が用いられているが、近年
、化学励起ヨウ素レーザ（ＣｈｅｍｉｃａｌｌｙＰｕｍ
ｐｅｄ Ｉｏｄｉｎｅ Ｌａ５ｅｒ ： ＣＰＩＬ）の
研究開発が進み、１．３１５μｍの波長の高出力レーザ
の発生に成功している。このＣＰＩＬは、レーザ発振の
ためのボンピング源として電気エネルギを必要とせず、
化学燃料によってレーザ発振を行うことができ、構造が
比較的簡単であるという利点を有し、穴あけ、切断、微
小量除去、溶接および表面処理を含む加工に工業的に広
く応用されている。ＣＰＩＬの基本原理は、次式で示さ
れるエネルギ移乗反応である。 ０？ＣΔ） ＋Ｉ（Ｆｉｚｚ） ：ｅ−０□（３Σ）＋
Ｉ“（Ｐ１７□）・・・（１）ここで、０！”（’Δ）
は励起状態の酸素、Ｉ責Ｐ ｉ ／Ｚ）は励起状態のヨ
ウ素を示す。 （１）式の反応において、左辺から右辺への反応速度が
速いため、効率よくボンピングが行われ、ビ（Ｐ１７□
）が生成される。このＩ” （Ｆｉｚｚ）がレーザ媒質
となり、波長１．３１５μｍのレーザ光を発生する。 ここで最も重要なことは、ボンピング源であるｏｚ′″
ＣΔ）をいかに効率よく発生させるか、ということであ
る。現在知られている最も効率のよい方法は、次式で示
す過酸化水素の分解反応である。 ｔ＋、ｏ、＋ ２ＮａＯＨ＋Ｃ１ｇ４０！”＋ ２Ｌｏ
＋ ２ＮａＣ１・ （２）この原理にもとづ〈従来のヨ
ウ素レーザ装置の構成を第３図に示す。図において、符
号１は励起酸素発生部、２はトラップ、３は共振器であ
る。 励起酸素発生部ｌは、内部に収容されたアルカリ性高濃
度過酸化水素水溶液中に塩素ガスをバブリングして（ｈ
”（’Δ）を発生させたもので、ここに発生したＯｘ”
（’Δ）を含むガスは、ダクト４を介してトラップ２に
導かれ、ここで水分の除去が行われる。このガスは、ダ
クト５を介して共振器３に送られ、この間に、ダクト５
に設けられたインジェクタ６からのヨウ素の注入を受け
る。インジェクタ６は、ヨウ素タンク７から、流量調整
バルブ８を有するパイプ９を介して供給されたガス状の
ヨウ素を、ダクト５内を流れるガス中に注入する機能を
有するもので、共振器３からの距離は、注入後のヨウ素
分子の解離およびエネルギの移乗に要する時間と、励起
ヨウ素原子の寿命とから決まる最適値に選ばれている。 なお図示していないが、ダクト５内に注入されるヨウ素
を原子の状態に解離するための解離手段、一般的には加
熱装置が設けられている。
以上のように構成された従来のヨウ素レーザ装置におい
て、（１）式の反応が最も活発に行われる位置に共振器
３の中心位置が設定されている。この構成によって、エ
ネルギ分布がレーザ光束の中心に集中したモードのレー
ザ光が得られる。このようなモードのレーザ光は、穴あ
け、切断などの加工に使用するのに適するが、それ以外
のモード、たとえば金属の表面処理などにおいて比較的
広い面積内にエネルギが均一に分布しているようなモー
ドのレーザ光が望まれる場合、従来の装置でこのような
要求に対処するためには、共振器３のミラーを交換する
などの面倒な作業が必要である。 この発明は、上記のような従来のヨウ素レーザ発生方法
の欠点を解消するためになされたもので、レーザ光のモ
ードを必要に応じて容易に変更することができるように
改良されたヨウ素レーザ発生方法を提供することを目的
とする。
て、（１）式の反応が最も活発に行われる位置に共振器
３の中心位置が設定されている。この構成によって、エ
ネルギ分布がレーザ光束の中心に集中したモードのレー
ザ光が得られる。このようなモードのレーザ光は、穴あ
け、切断などの加工に使用するのに適するが、それ以外
のモード、たとえば金属の表面処理などにおいて比較的
広い面積内にエネルギが均一に分布しているようなモー
ドのレーザ光が望まれる場合、従来の装置でこのような
要求に対処するためには、共振器３のミラーを交換する
などの面倒な作業が必要である。 この発明は、上記のような従来のヨウ素レーザ発生方法
の欠点を解消するためになされたもので、レーザ光のモ
ードを必要に応じて容易に変更することができるように
改良されたヨウ素レーザ発生方法を提供することを目的
とする。
この発明のヨウ素レーザ発生方法においては、励起酸素
を含むガスにヨウ素を注入するインジェクタは、共振器
の中心に対して、混合ガスの流れ方向と平行な方向にそ
の位置を変更できるように構成される。すなわち、ヨウ
素の注入位置から共振器の中心までの距離が、得られる
レーザ光の所望のエネルギパターンに応じて任意に変更
される。
を含むガスにヨウ素を注入するインジェクタは、共振器
の中心に対して、混合ガスの流れ方向と平行な方向にそ
の位置を変更できるように構成される。すなわち、ヨウ
素の注入位置から共振器の中心までの距離が、得られる
レーザ光の所望のエネルギパターンに応じて任意に変更
される。
前述のように、（１）式の反応が最も活発に行われる位
置（反応の中心位置）は、注入後のヨウ素分子の解離お
よびエネルギの移乗に要する時間と、励起ヨウ素原子の
寿命とから決まる。したがって共振器の中心に対して、
混合ガスの流れ方向と平行な方向にヨウ素の注入位置を
変更することにより、反応の中心位置を共振器の中心に
対して移動させることができる。たとえば共振器の中心
を中心とする所定の範囲内で反応の中心位置を変更する
ことによって、この移動範囲内で任意のエネルギ分布を
有するモードのレーザ光を得ることができる。また、所
定の時間内でヨウ素の注入位置を固定したり移動させた
りすることによって、レーザ光のモードを連続的に変え
ることもできる。
置（反応の中心位置）は、注入後のヨウ素分子の解離お
よびエネルギの移乗に要する時間と、励起ヨウ素原子の
寿命とから決まる。したがって共振器の中心に対して、
混合ガスの流れ方向と平行な方向にヨウ素の注入位置を
変更することにより、反応の中心位置を共振器の中心に
対して移動させることができる。たとえば共振器の中心
を中心とする所定の範囲内で反応の中心位置を変更する
ことによって、この移動範囲内で任意のエネルギ分布を
有するモードのレーザ光を得ることができる。また、所
定の時間内でヨウ素の注入位置を固定したり移動させた
りすることによって、レーザ光のモードを連続的に変え
ることもできる。
以下に図面を参照して、この発明の一実施例を説明する
。第１図において、符号１は励起酸素発生部、２はトラ
ップ、３は共振器である。励起酸素発生部１で前述の作
用によって発生された０２′″ＣΔ）を含むガスは、ダ
クト４、トラップ２およびダクト５を介して共振器３に
送られるようになっている。またダクト５内において、
ヨウ素タンク７から、流量調整バルブ８を有するパイプ
９を介して供給されたガス状のヨウ素が、インジェクタ
６を介して、ダクト５内を流れるガス中に注入される。 インジェクタ６は、たとえば中空な円盤の形態をなし、
ダクト５と共軸的に配置され、共振器３側の面に複数の
ノズルを有する。第２図において、符号１０は、ダクト
５内においてその軸方向に延びるように設けられたガイ
ドを示し、インジエクタロは、適当な駆動機構１１を介
してこのガイド１０にその長さ方向に沿って移動可能な
状態で支持されている。駆動機構１１はたとえばパルス
モータのような駆動要素を備え、外部からの駆動信号に
応じて、インジェクタ６をガイド１０に沿って所定の範
囲で移動させることができる。さらに、このインジェク
タ６の移動に対応できるように、パイプ９とインジェク
タ６とはフレキシブルなホース１２によって接続され、
ヨウ素の連続的な供給が維持できるようになっている。 このように構成されたヨウ素レーザ装置において、励起
酸素からヨウ素へのエネルギ移乗反応によりヨウ素を励
起してレーザ発振を行わせる共振器３には、励起状態の
酸素とガス状のヨウ素とを含む液体が所定の流速で供給
される。いま、インジェクタ６が、（１）式の反応が共
振器３の中心で最も活発に行われるような位置に設定さ
れているとすると、この共振器３の中心位置において最
大のレーザ変換が行われ、レーザ光束の中心部にエネル
ギ密度が集中したレーザ光が得られる。また共振器３の
中心に対して、インジェクタ６の位置をたとえば図面の
左側に偏位させた状態では、得られたレーザ光は、光束
の一側でエネルギが高く、他側に向かうにしたがって順
次に低くなったエネルギ分布に対応するモードを有する
レーザ光が得られる。さらに、インジェクタ６を所定の
範囲内で連続的に往復移動させることによりて、この移
動範囲内で任意のエネルギ分布を有するモードのレーザ
光を得ることができる。また所定の時間内でインジェク
タ６の位置を固定したり移動させたりすることによって
、レーザ光のモードを連続的に変えることもできる。 なお上記の実施例では、インジェクタ６として円板状の
ものを使用した例を示したが、混合ガスの流れ方向と平
行な方向に移動させうる構造のものであれば、インジェ
クタの構造に制限を受けない。 またインジェクタ６の移動とともに、調整バルブ８によ
って注入されるヨウ素ガスの流量を調節することによっ
て、得られるレーザ光のエネルギのビーク値とともに、
エネルギ分布のパターンをある程度変えることができる
。実験の結果によれば、注入されるヨウ素ガスの流量が
減少するにしたがって、得られるレーザ光のエネルギ分
布がブロードになることが判明している。
。第１図において、符号１は励起酸素発生部、２はトラ
ップ、３は共振器である。励起酸素発生部１で前述の作
用によって発生された０２′″ＣΔ）を含むガスは、ダ
クト４、トラップ２およびダクト５を介して共振器３に
送られるようになっている。またダクト５内において、
ヨウ素タンク７から、流量調整バルブ８を有するパイプ
９を介して供給されたガス状のヨウ素が、インジェクタ
６を介して、ダクト５内を流れるガス中に注入される。 インジェクタ６は、たとえば中空な円盤の形態をなし、
ダクト５と共軸的に配置され、共振器３側の面に複数の
ノズルを有する。第２図において、符号１０は、ダクト
５内においてその軸方向に延びるように設けられたガイ
ドを示し、インジエクタロは、適当な駆動機構１１を介
してこのガイド１０にその長さ方向に沿って移動可能な
状態で支持されている。駆動機構１１はたとえばパルス
モータのような駆動要素を備え、外部からの駆動信号に
応じて、インジェクタ６をガイド１０に沿って所定の範
囲で移動させることができる。さらに、このインジェク
タ６の移動に対応できるように、パイプ９とインジェク
タ６とはフレキシブルなホース１２によって接続され、
ヨウ素の連続的な供給が維持できるようになっている。 このように構成されたヨウ素レーザ装置において、励起
酸素からヨウ素へのエネルギ移乗反応によりヨウ素を励
起してレーザ発振を行わせる共振器３には、励起状態の
酸素とガス状のヨウ素とを含む液体が所定の流速で供給
される。いま、インジェクタ６が、（１）式の反応が共
振器３の中心で最も活発に行われるような位置に設定さ
れているとすると、この共振器３の中心位置において最
大のレーザ変換が行われ、レーザ光束の中心部にエネル
ギ密度が集中したレーザ光が得られる。また共振器３の
中心に対して、インジェクタ６の位置をたとえば図面の
左側に偏位させた状態では、得られたレーザ光は、光束
の一側でエネルギが高く、他側に向かうにしたがって順
次に低くなったエネルギ分布に対応するモードを有する
レーザ光が得られる。さらに、インジェクタ６を所定の
範囲内で連続的に往復移動させることによりて、この移
動範囲内で任意のエネルギ分布を有するモードのレーザ
光を得ることができる。また所定の時間内でインジェク
タ６の位置を固定したり移動させたりすることによって
、レーザ光のモードを連続的に変えることもできる。 なお上記の実施例では、インジェクタ６として円板状の
ものを使用した例を示したが、混合ガスの流れ方向と平
行な方向に移動させうる構造のものであれば、インジェ
クタの構造に制限を受けない。 またインジェクタ６の移動とともに、調整バルブ８によ
って注入されるヨウ素ガスの流量を調節することによっ
て、得られるレーザ光のエネルギのビーク値とともに、
エネルギ分布のパターンをある程度変えることができる
。実験の結果によれば、注入されるヨウ素ガスの流量が
減少するにしたがって、得られるレーザ光のエネルギ分
布がブロードになることが判明している。
以上に説明したようにこの発明によれば、共振器の中心
に対して、混合ガスの流れ方向と平行な方向にヨウ素の
注入位置を変更することができるように構成したので、
任意のモード、すなわちエネルギ分布パターンのレーザ
光を得ることができる。これによって、レーザ加工の多
様な要求に対応することが可能になる。
に対して、混合ガスの流れ方向と平行な方向にヨウ素の
注入位置を変更することができるように構成したので、
任意のモード、すなわちエネルギ分布パターンのレーザ
光を得ることができる。これによって、レーザ加工の多
様な要求に対応することが可能になる。
第り図はどの発明方法の実施に用いられた装置を示す系
統図、第２図は第１図の装置の要部の側面図、第３図は
従来のヨウ素レーザ装置を示す系統図である。 図において、１は励起酸素発生部、２はトラップ、３は
共振器、４．５はダクト、６はインジェクタ、７はヨウ
素タンク、８は調整バルブ、１０はガイド、１１は駆動
機構、１２はホースをそれぞれ示す。
統図、第２図は第１図の装置の要部の側面図、第３図は
従来のヨウ素レーザ装置を示す系統図である。 図において、１は励起酸素発生部、２はトラップ、３は
共振器、４．５はダクト、６はインジェクタ、７はヨウ
素タンク、８は調整バルブ、１０はガイド、１１は駆動
機構、１２はホースをそれぞれ示す。
Claims (1)
- 励起状態の酸素を含むガス中にヨウ素を注入し、ここに
得られた混合ガスを共振器に供給して、励起状態の酸素
からヨウ素へのエネルギ移乗反応にもとづいてヨウ素レ
ーザを発生させる方法において、ヨウ素の注入を、前記
混合ガスの流れ方向と平行な方向に所定の範囲内から選
択された任意の位置で行うようにしたことを特徴とする
ヨウ素レーザ発生方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29573389A JPH03155689A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | ヨウ素レーザ発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29573389A JPH03155689A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | ヨウ素レーザ発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03155689A true JPH03155689A (ja) | 1991-07-03 |
Family
ID=17824469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29573389A Pending JPH03155689A (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | ヨウ素レーザ発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03155689A (ja) |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP29573389A patent/JPH03155689A/ja active Pending
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