JPH0369178A - イオンレーザ管 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオンレーザ管に関する。より詳細には、本発
明は、レーザガスを収容して動作するイオンレーザ管で
あって、特にレーザガスの消耗による劣化を改善した新
規なイオンレーザ管の構成に関する。

〔従来の技術〕

イオンレーザ管にはアルゴンガスやクリプトンガスを用
いたガスレーザ管がある。第２図は、典型的なイオンレ
ーザ管として、空冷型のアルゴンイオンレーザ管の構成
を概略的に示す断面図である。

第２図に示すように、このアルゴンイオンレーザ管では
、ベリリア製の放電細管１の一端に金属円筒のアノード
２が配置され、他端に金属、ガラス又はセラミックによ
るガスリザーバ３が設けらえている。このガスリザーバ
３の内部には、カソード４が導入棒５，６によって保持
されている。

また、円筒状のアノード２の、放電細管１とは反対の側
には、先端に共振器用ミラー８を設けたミラー支持筒７
が放電細管１の中心軸延長上に取り付けられており、一
方、ガスリザーバ３の壁には、放電細管１の中心軸延長
上の先端に、共振器用ミラー１０が取り付けられたミラ
ー支持筒９が結合されている。また、第２図に示すアル
ゴンイオンレーザ管では図示されていないが、放電細管
１の外周には放熱フィンが取り付けられ、強制空冷が行
なわれている。

このアルゴンイオンレーザ管の内部には、普通０．５〜
２　Ｔｏｒｒ程度の圧力のアルゴンガスが封入されてお
り、アノード２とカソード４の間に所定の電圧が印加さ
れると放電が起りレーザ出力が得られるように構成され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般にイオンレーザ管は放電によるガスの消耗があり、
概わ数千時間の動作で、ガス圧の低下に起因する出力の
低下、あるいは甚だしい場合は放電が維持できなくなっ
て全く出力が無くなったりする。

大型のイオンレーザ管では、より高圧力のガスを封入し
たガスリザーバとレーザ管内のガス圧検出手段を設けて
、レーザガス圧が基準値を下まわった場合は自動または
手動でガスリザーバとレーザ管の間にある電磁弁を一定
時間の間開き、ガスリザーバのガスをイオンレーザ管内
に導入するガス補給機構が設けられている場合が多い、
しかしながら、前述のような小型の空冷型アルゴンレー
ザ管では、主にコスト等の理由から、格別のガス補給手
段を備えないので、ガス圧の低下が事実上イオンレーザ
管の寿命となっていた。従って、使用条件にもよるが、
小型イオンレーザ管の寿命は、動作時間で数千ないし１
万時間程度が限界であった。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑みてなされたもので
、非常に簡便な方法で消耗したレーザガスを補給する機
能を有する長寿命なイオンレーザ管を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明に従って、外囲器内にレーザガスを封入し
たイオンレーザ管であって、該レーザガスを収容した外
囲器の一部に、金属薄膜によって封止されたガスセルを
備え、そのガスセルは金属薄膜によって封止されて内部
に高圧のレーザガスを封入し、ガスセル内部には放電電
極を持ち、その放電電極と金属薄膜の間で放電を生じさ
せ、その放電によって金属薄膜に穴があいた時に内部に
封入されたレーザガスが外囲器内に導びかれることを特
徴とするイオンレーザ管が提供される。

〔作用〕

本発明に従うイオンレーザ管は、レーザガスを収容した
ガスセルを備えると共に、このガスセルを金属薄膜によ
って封止し、レーザ管の圧力が低下した時に手動又は自
動でガスセル内のレーザガスをレーザ管内に解放するよ
うに構成しており、また金属薄膜を破るためには、ガス
セル内で電極と金属薄膜間で放電を起こし、放電による
スパッタで金属薄膜に穴をうがつことをその主要な特徴
としている。

即ち、レーザ管が長時間稼働してレーザガス圧が低下し
た後にガスセルの封止を破り、ガスセル内に封入された
レーザガスを外囲器内に解放する。従って、ガスセルが
解放させるまでに、レーザ管内で消費されたレーザガス
に対応する量のガスをガスセル内に収容しておけば、ガ
スセルが解放された時点で、消費されたレーザガスが充
填され、レーザガスの不足による動作不良は解消される
。

ここで、本発明の態様に従うと、ガスセルは金属薄膜に
よって封止されており、ガスセルの内部には電極を有し
、この電極を陽極金属薄膜を陰極として放電させると、
金属薄膜はスパッタにより厚さが薄くなり、ついには穴
があく。こうして、前述のようにレーザ管内にレーザガ
スが補充される。

さらに、金属薄膜に穴をあけるための放電はガスセル内
で行なわれるため、スパッタされた金属はガスセル内に
閉じこめられており、レーザミラーやカソードを汚すこ
とはなく、ガスセルはレーザガスの圧力を高めるだけの
効果を有し、レーザに対して副作用をもたらすことはな
い。

〔実施例〕

第１図は、本発明に従って構成されたイオンレーザ管の
構成を概略的に示す断面図である。

このイオンレーザ管の構成は、基本的には第２図に示し
た従来のイオンレーザ管の構成と同じである。即ち、ベ
リリアからなる放電細管１は中心に放電用の穴が精度よ
く設けられている。この穴の内径は一般に１■程度であ
って、長さは５０〜１０　Ｑ　ｍｍ程度である。この穴
の周囲にはガスリターン用の複数個の穴が設けられてい
るものもある。放電細管１の一端には金属円筒からなる
アノード２が放電細管１の管軸延長上に取り付けられ、
他端には金属、ガラス、セラミックなどからなるガスリ
ザーバ３が設けられている。また、ガスリザーバ３の内
部にはカソード４が放電細管１の管軸延長上に位置させ
るように導入棒５，６によって保持されている。尚、ガ
スリザーバ３が金属の場合は、導入棒５，６の少なくと
も一方はガスリザーバ３を貫通する部分がセラミック等
によるガスリザーバ３から電気的に絶縁されている。

カソード４はいわゆるエカソードで導入棒５．６を通じ
てフィラメントに電流を流すことにより、高温となり放
電を可能としている。

また、このイオンレーザ管は、アノード２の先端にレー
ザ共振用ミラーの一方８を取り付けたミラー支持筒７が
放電細管１の管軸延長上に取り付けられ、一方、ガスリ
ザーバ３の放電細管１の管軸延長上の壁には、レーザ共
振用ミラーの他方１０を取り付けたミラー支持筒９が突
出されている。レーザ共振用ミラー８．１０の一方は高
反射率をもち、他方な部分的に透過するいわゆる出力ミ
ラーである。尚、第１図には図示されていないが放電細
管１の外周には放熱フィンが収り付けられ強制空冷を行
うことが一般的に実施されている。

更に、このイオンレーザ管では、ガスリザーバ３の一部
にガスセル１１が設けられ、ガスセル１１の内部にアル
ゴンガスが封入されている。また、ガスセス１１のガス
リザーバ側は、金属薄膜１２で封止されている。ガスセ
ル１１の内部には金属パイプからなる電極１３が外部か
ら気密にかつ金属薄膜１２とは電気的に絶縁されて導か
れ、一端は金属薄膜１２の近くまで達している。ガスセ
ル１１内は電極１３によって排気され、高圧のアルゴン
ガスをガスセル１１内に満たした後電極１３を圧接する
ことにより気密に封止される。

通常、イオンレーザ管内部には０．５〜２　Ｔｏｒｒ程
度の圧力でアルゴンガスが気密に封入されており、アノ
ード２とカソード４との間に電圧を印加することによっ
て放電が発生し、レーザ発振が起こる。放電時間及び放
電電流の大きさに応じてイオンレーザ管内のレーザガス
は消耗されガス圧が低下していく。レーザ出力のモニタ
ーもしくは放電電流モニター等によってイオンレーザ管
内のガス圧を検出し、所定の圧力より低下した時に電極
１３にプラス、金属薄膜ｔ２にマイナスの電圧を印加し
、電極１３と金属薄膜１２の間で、アルゴンガスによっ
て放電を発生すると、金属薄膜１２はスパッタによって
ついには穴があきガスセル１１内のアルゴンガスがガス
リザーバ３内に放出される。これによってイオンレーザ
管内のレーザガス圧は上昇し、イオンレーザ管のガス圧
低下による寿命をのばすことができる。

次に、第２の実施例について説明する。第１の実施例で
はガスセルを１組備えたものであったが、第２の実施例
のものでは、第１図に示されるようなガスセル１１を２
組以上備えている。これらの２組以上のガスセルはそれ
ぞれ適当な使用時間の経過でガスセルを封じている金属
薄膜を破いてガスセル内に封入されたレーザガスが放出
することができるように設計されており、さらにイオン
レーザ管の寿命を伸ばすことができる。

更にガスセル１１について詳述すると、イオンレーザ管
内のガス容積は主にガスリザーバ３の内容積によって決
まり、１０〜５０ｍＷ程度の空冷式アルゴンレーザでは
４００ｃｍ３程度である。これは、アルゴンイオンレー
ザ管が、例えば初期にｌ　Ｔｏｒｒが封入され、放電に
よるガスの消耗で０．５Ｔｏｒｒ程度までガス圧が下る
とレーザ発振に影響が現われると考えた場合の条件であ
る。従って、ガスセル１１内に封入されるアルゴンガス
の量は２００　Ｔｏｒｒｃｍ３程度とするのが望ましい
。

例えば、ガスセル１１の内容積を５ｃｍ３とすれば４０
　Ｔｏｒｒが最適ガス圧である。

金属薄膜１３の材質と厚さは、例えば１０ｕｍ程度の厚
さの銅薄膜が用いられる。

なお、以上の実施例では空冷型アルゴンイオンレーザ管
の例について説明したが、いわゆる水冷型の大型イオン
レーザにも本発明は利用できる。

また、以上の実施例はアルゴンガスのイオンレーザ管の
場合について説明したが、クリプトンなど他のガスイオ
ンレーザ管にももちろん広く利用できるものである。

〔発明の効果〕

以上詳述のように、本発明に従えば、レーザガスを収容
して金属薄膜によって封止したガスセルをイオンレーザ
管に設け、この金属薄膜を放電によってスパッタするこ
とによって、ガスセル内のレーザガスがレーザ管内に解
放されるように構成している。

従って、イオンレーザ管の動作が所定の時間以上となっ
て管内のレーザガスが失われた時点で、ガスセル内のレ
ーザガスが解放されるので、レーザガスの不足による動
作不良は解消される。

こうして、従来の大型のイオンレーザ管が備えていたよ
うな、電磁弁などの高価な手段を必要とすることなく、
非常に廉価で簡単な構造を有する長寿命の小型のイオン
レーザ管が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるイオンレーザ管の一実施例の縦断
面図、第２図は従来のイオンレーザ管の縦断面図である
。 １・・・放電細管、２・・・アノード、３・・・ガスリ
ザーバ　４・・・カソード、５，６・・・導入棒、７，
９・・・ミラー支持筒、８．１０・・・光共振器用ミラ
ー　１１・・・ガスセル、１２・・・金属薄膜、１３・
・・電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空外囲器内にレーザガスを封入したイオンレーザ管で
   あって、該レーザガスを収容した外囲器の一部に、金属
   薄膜によって封止したガスセルを備え、該金属薄膜を該
   ガスセル内に発生させた放電によってスパッタさせ、孔
   をうがつことによって該金属薄膜による封止が解放され
   たときに、該外囲器内で所定の圧力となるように前記レ
   ーザガスを該ガスセル内に封入したことを特徴とするイ
   オンレーザ管。