JPH0318753B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0318753B2 JPH0318753B2 JP60085488A JP8548885A JPH0318753B2 JP H0318753 B2 JPH0318753 B2 JP H0318753B2 JP 60085488 A JP60085488 A JP 60085488A JP 8548885 A JP8548885 A JP 8548885A JP H0318753 B2 JPH0318753 B2 JP H0318753B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- main discharge
- main
- discharge electrode
- laser oscillation
- 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
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
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〕
本発明は予備放電方式のガスレーザ発振装置に
関する。
関する。
ガスレーザ発振装置の一つであるTEA
（Transversely Exicited Atomospheric
Pressure）CO2レーザやエキシマレーザではレー
ザガス媒体の動作圧力として大気圧以上の圧力を
用いるために、均一放電発生用の予備電離手段が
必要である。この手段の一つに荷電粒子および紫
外線を供給するコロナ放電が用いられている。コ
ロナ放電方式の予備電離手段を備えたTEACO2
レーザの一例を第５図に示す。すなわち、１は気
密容器でCO2、H2、He等の混合ガスからなるレ
ーザガス媒体が１気圧近傍の圧力に維持されて封
入されている。容器１内にはレーザガス媒体の雰
囲気下に主放電電極を構成しているかまぼこ状の
陰極２とこれとほぼ同形の陽極３とが対向して配
置され、パルス電圧を供給する電源４に接続され
ている。陰極２の陽極３側に対向する面には均等
のピツチになる数条のＶ溝５が長手方向へ互いに
平行になつて該設されている。これらＶ溝５には
ガラスパイプ６内に芯線７を納めた構造の予備放
電電極８がそれぞれ設けられている。予備放電電
極８はそれぞれ一本の単体品もしくは複数に分割
したもので構成されている。予備放電電極８の芯
線は一本の線にまとめられて陽極３に接続されて
いる。また、陰極２と陽極３との間には短いリー
ド線で短絡する形でピーキングキヤパシタ９が設
けられている。
（Transversely Exicited Atomospheric
Pressure）CO2レーザやエキシマレーザではレー
ザガス媒体の動作圧力として大気圧以上の圧力を
用いるために、均一放電発生用の予備電離手段が
必要である。この手段の一つに荷電粒子および紫
外線を供給するコロナ放電が用いられている。コ
ロナ放電方式の予備電離手段を備えたTEACO2
レーザの一例を第５図に示す。すなわち、１は気
密容器でCO2、H2、He等の混合ガスからなるレ
ーザガス媒体が１気圧近傍の圧力に維持されて封
入されている。容器１内にはレーザガス媒体の雰
囲気下に主放電電極を構成しているかまぼこ状の
陰極２とこれとほぼ同形の陽極３とが対向して配
置され、パルス電圧を供給する電源４に接続され
ている。陰極２の陽極３側に対向する面には均等
のピツチになる数条のＶ溝５が長手方向へ互いに
平行になつて該設されている。これらＶ溝５には
ガラスパイプ６内に芯線７を納めた構造の予備放
電電極８がそれぞれ設けられている。予備放電電
極８はそれぞれ一本の単体品もしくは複数に分割
したもので構成されている。予備放電電極８の芯
線は一本の線にまとめられて陽極３に接続されて
いる。また、陰極２と陽極３との間には短いリー
ド線で短絡する形でピーキングキヤパシタ９が設
けられている。
上記の構成において、予備放電電極８は、主放
電部の幅いつぱいとなる数に設定されている。と
ころで、このような予備放電電極の配置では配置
中央部分の予備電離が強くなり、主放電域１０に
おける電流密度も上記中央部分が高くなる。この
ような主放電作用で得られたレーザビームの強度
分布は第６図に示すように山なりの強度分布とな
つてしまい、たとえばマーキング加工その他のレ
ーザ加工では加工ムラが生じてしまう問題があつ
た。
電部の幅いつぱいとなる数に設定されている。と
ころで、このような予備放電電極の配置では配置
中央部分の予備電離が強くなり、主放電域１０に
おける電流密度も上記中央部分が高くなる。この
ような主放電作用で得られたレーザビームの強度
分布は第６図に示すように山なりの強度分布とな
つてしまい、たとえばマーキング加工その他のレ
ーザ加工では加工ムラが生じてしまう問題があつ
た。
本発明は主放電部の電流密度を調整し、平坦な
強度分布をもつレーザビームが得られるガスレー
ザ発振装置を提供することを目的とする。
強度分布をもつレーザビームが得られるガスレー
ザ発振装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、陰極近傍に多数列
に配設された予備放電電極の電界強度もしくは等
価容量が中央の配置に従つて小にされた構成にし
たものである。
に配設された予備放電電極の電界強度もしくは等
価容量が中央の配置に従つて小にされた構成にし
たものである。
以下、本発明を実施例を図面に基いて説明す
る。なお、実施例を示す図面において、第４図と
対応する部分には同一符号を付してある。
る。なお、実施例を示す図面において、第４図と
対応する部分には同一符号を付してある。
第１図は本発明の第１の実施例で、中央の予備
放電極１５の芯線１６は他の予備放電電極８の芯
線７よりも太いものにされている。また、第２図
は本発明の第２の実施例で、絶縁体であるガラス
管１７を他より厚肉にした予備放電電極１８を中
央に配設したものである。さらに、第３図は本発
明の第３の実施例で、直径を他よりも大にしたガ
ラス管１９で芯線７を囲つた予備放電電極２０を
同じく中央に配設したものである。この他、図示
せぬが、芯線やガラス管の寸法的な変更でなく、
誘電率を低くした絶縁体で芯線を囲つた構造の予
備放電電極を中央に配置せしめるようにしてもよ
い。
放電極１５の芯線１６は他の予備放電電極８の芯
線７よりも太いものにされている。また、第２図
は本発明の第２の実施例で、絶縁体であるガラス
管１７を他より厚肉にした予備放電電極１８を中
央に配設したものである。さらに、第３図は本発
明の第３の実施例で、直径を他よりも大にしたガ
ラス管１９で芯線７を囲つた予備放電電極２０を
同じく中央に配設したものである。この他、図示
せぬが、芯線やガラス管の寸法的な変更でなく、
誘電率を低くした絶縁体で芯線を囲つた構造の予
備放電電極を中央に配置せしめるようにしてもよ
い。
上記、いずれの実施例においても、主放電域１
０でその中央部の予備電離が弱まり、主放電発生
時においても、中央が弱められ、逆に周辺が強め
られた主放電が発生することになる。この結果、
第４図に示すように台形状のエネルギ分布２１を
もつたレーザ光が得られることになる。
０でその中央部の予備電離が弱まり、主放電発生
時においても、中央が弱められ、逆に周辺が強め
られた主放電が発生することになる。この結果、
第４図に示すように台形状のエネルギ分布２１を
もつたレーザ光が得られることになる。
ところで、予備放電に強弱をもたせる要因とし
て次のことが考えられる。すなわち、第１は予備
放電発生時の電界強度である。電界強度は芯線を
太くすればするほど弱くなり、予備放電発生の開
始電圧を上り予備電離も不活発となる。第１の実
施例では芯線１６は直径１mmの銅線とし、値は直
径0.5mmとした。第２は、予備放電電極の等価容
量を調整することである。予備放電電極の肉厚
ｄ、外径ｂ、誘電率をεとすると等価容量Ｃは次
式で与えられる。
て次のことが考えられる。すなわち、第１は予備
放電発生時の電界強度である。電界強度は芯線を
太くすればするほど弱くなり、予備放電発生の開
始電圧を上り予備電離も不活発となる。第１の実
施例では芯線１６は直径１mmの銅線とし、値は直
径0.5mmとした。第２は、予備放電電極の等価容
量を調整することである。予備放電電極の肉厚
ｄ、外径ｂ、誘電率をεとすると等価容量Ｃは次
式で与えられる。
Ｃ＝2πε／log（ｂ／ｂ−ｄ）
ここで、肉厚ｄを厚く、外径ｂを大きく、誘電
率ｑを小さくすることにより等価容量Ｃは小さく
なる。等価容量Ｃが小さくなると同じ大きさの電
圧Ｖが印加された場合、等価容量Ｃに蓄えられる
電荷量Ｑ（＝CV）は小さくなり予備放電によつて
供給される電子数も少く、予備電離は弱くなる。
本実施例では絶縁物としてパイレツクスガラス、
石英ガラス、電気用鉛ガラス等のガラス管（ε＝
４〜８）及びアルミナパイプ（ε＝〜８）を用
い、またその外径と肉厚はそれぞれ３〜５、0.8
〜２mm程度のものを用いた。
率ｑを小さくすることにより等価容量Ｃは小さく
なる。等価容量Ｃが小さくなると同じ大きさの電
圧Ｖが印加された場合、等価容量Ｃに蓄えられる
電荷量Ｑ（＝CV）は小さくなり予備放電によつて
供給される電子数も少く、予備電離は弱くなる。
本実施例では絶縁物としてパイレツクスガラス、
石英ガラス、電気用鉛ガラス等のガラス管（ε＝
４〜８）及びアルミナパイプ（ε＝〜８）を用
い、またその外径と肉厚はそれぞれ３〜５、0.8
〜２mm程度のものを用いた。
なお、本実施例では陰極表面に溝を設け、この
溝に予備放電電極を埋め込む構成を示したが、溝
を設けないで予備放電電極を単に置くだけの場
合、及び、陰極を金属メツシユ状電極とし、裏面
に同様な予備放電電極を配置する場合も同様な効
果が得られる。
溝に予備放電電極を埋め込む構成を示したが、溝
を設けないで予備放電電極を単に置くだけの場
合、及び、陰極を金属メツシユ状電極とし、裏面
に同様な予備放電電極を配置する場合も同様な効
果が得られる。
また、予備放電電極の芯線として直径0.5、１
mmの銅線を用いた例を示したが、銅線以外の金属
線（Mo、Ｗ、Ni、Al、Feなど）及び、細線と
して直径0.5mm以下線、太い線としては１mm以上
の線を用いた場合も同じ効果が得られる。
mmの銅線を用いた例を示したが、銅線以外の金属
線（Mo、Ｗ、Ni、Al、Feなど）及び、細線と
して直径0.5mm以下線、太い線としては１mm以上
の線を用いた場合も同じ効果が得られる。
本実施例では入手可能なサイズの絶縁物パイプ
としてパイレツクスガラス、石英ガラス、電気用
鉛ガラス、アルミナパイプを用いた例を示した
が、上記以外の無機材料を用いたとしても同じ効
果が得られる。
としてパイレツクスガラス、石英ガラス、電気用
鉛ガラス、アルミナパイプを用いた例を示した
が、上記以外の無機材料を用いたとしても同じ効
果が得られる。
均一な強度分布を有するレーザ光が得られるた
め、マーキング等の加工において、加工のムラが
なくなり、エネルギーの利用効率のよい加工が可
能となつた。
め、マーキング等の加工において、加工のムラが
なくなり、エネルギーの利用効率のよい加工が可
能となつた。
さらに、レーザビームの利用効果が良好なた
め、比較的低いエネルギで所要の加工ができ、出
力ミラーのコーテング面の破壊しきい値に対する
要求も緩和され、出力ミラーの耐久性につなが
る。
め、比較的低いエネルギで所要の加工ができ、出
力ミラーのコーテング面の破壊しきい値に対する
要求も緩和され、出力ミラーの耐久性につなが
る。
一方、レーザ出力エネルギは電源回路の主コン
デンサに蓄えられた電荷量に比例するが、低いレ
ーザ出力エネルギで所望の加工ができれば、コン
デンサの容量、充電用電源、電圧容量が節約で
き、小形化できると共に、ギヤツプスイツチ、サ
イラトロンなどのスイツチ素子への要求も緩和さ
れる。
デンサに蓄えられた電荷量に比例するが、低いレ
ーザ出力エネルギで所望の加工ができれば、コン
デンサの容量、充電用電源、電圧容量が節約で
き、小形化できると共に、ギヤツプスイツチ、サ
イラトロンなどのスイツチ素子への要求も緩和さ
れる。
第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示す要
部側面図、第４図は本発明で得られたレーザ光の
エネルギ分布図、第５図は従来例を示す構成図、
第６図は従来例で得られたレーザ光のエネルギ分
布図である。 ２……陰極、３……陽極、８，１５，１８，２
０……予備放電電極、１０……主放電域。
部側面図、第４図は本発明で得られたレーザ光の
エネルギ分布図、第５図は従来例を示す構成図、
第６図は従来例で得られたレーザ光のエネルギ分
布図である。 ２……陰極、３……陽極、８，１５，１８，２
０……予備放電電極、１０……主放電域。
Claims (1)
- １ ガスレーザ媒質を封入した気密容器と、エツ
ジ部が曲面に形成されたほぼ平板状をなし上記気
密容器内に対向配置される一対の主放電電極と、
連続した主放電域を形成するピツチで少なくとも
上記主放電電極の一方の放電面に配置された主放
電電極の他方の放電面に対向しコロナ放電する複
数の予備放電電極とを備え主放電域に予備電離を
行つて主放電を発生させてパルスレーザ発振を行
うガスレーザ発振装置において、上記配置の中央
部の上記予備放電電極の等価容量を他の予備放電
電極の等価容量より小にしたことを特徴とするガ
スレーザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8548885A JPS61245588A (ja) | 1985-04-23 | 1985-04-23 | ガスレ−ザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8548885A JPS61245588A (ja) | 1985-04-23 | 1985-04-23 | ガスレ−ザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61245588A JPS61245588A (ja) | 1986-10-31 |
| JPH0318753B2 true JPH0318753B2 (ja) | 1991-03-13 |
Family
ID=13860307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8548885A Granted JPS61245588A (ja) | 1985-04-23 | 1985-04-23 | ガスレ−ザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61245588A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06105808B2 (ja) * | 1987-09-30 | 1994-12-21 | オ−クマ株式会社 | ガスレーザ発振装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57173991A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | Mitsubishi Electric Corp | Transverse directional excitation type laser oscillator |
-
1985
- 1985-04-23 JP JP8548885A patent/JPS61245588A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61245588A (ja) | 1986-10-31 |
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