JPH04109684A

JPH04109684A - 金属蒸気レーザ装置

Info

Publication number: JPH04109684A
Application number: JP22662390A
Authority: JP
Inventors: Noriyasu Kobayashi; 徳康小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-04-10

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は金属蒸気をレーザ媒質としたパルス放電励起型
の金属蒸気レーザ装置に関する。

（従来の技術）従来、金属蒸気レーザ装置の電気回路は、例えば第４図
に示すように構成されており、充電キャパシタ１に充電
された電荷はスイッチ２が導通状態になると、ピーキン
グキャパシタ３に充電され、ピーキングキャパシタ３の
容量に制御されながら放電管４に放電され、その放電エ
ネルギーによりレーザ発振を行う放電方式を採用してい
る。

なお、５，６は分布インダクタである。

近年、金属蒸気レーザ装置の高出力化が要求されており
、単機のレーザ装置より得られる平均出力には限界があ
るので、第５図に示すようにレーザ発振器７とレーザ増
幅器８ａ、８ｂを直列に配設して高レーザ出力を得る多
段増幅法が採用されている。この方法は各レーザ装置の
発振タイミングと光パルス幅を一致させることがレーザ
光の増幅効率向上の面で重要な条件となっている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、レーザ発振器７．レーザ増幅器８ａ、８ｂは
双方共、上記放電方式を採用するが、この放電方式では
レーザ装置単機相当の出力は得られるが、レーザ発振器
７の光パルス幅がレーザ増幅器８ａ、８ｂの光パルス幅
に比べて短いため増幅効率が悪い。したかって、レーザ
発振器７の光パルス幅をレーザ増幅器８ａ、８ｂの光パ
ルス幅程度に拡げる必要がある。

ところで、金属蒸気レーザの励起源となる放電の立ち上
がりおよび維持時間は、ピーキングキャパシタ３の容量
により決定される。従来の金属蒸気レーザ装置の電気回
路を用いてピーキングキャパシタ３の容量を小さくする
と、高レーザａカが得られるが、パルス幅か狭くなり、
逆に容量を大きくすると、所望のパルス幅は得られるが
、レーザ出力が極端に低下してしまう問題点がある。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、レー
ザ出力を低下させることなく、レーザ出力光パルス幅を
拡げることの可能な金属蒸気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）上記の目的を達成するために、本発明に係る金属蒸気レ
ーザ装！は、放電管と並列にピーキングキャパシタを接
続し、このキャパシタの充電エネルギーを上記放電管に
供給しその放電エネルギーによりレーザ発振を行う金属
蒸気レーザ装置において、上記ピーキングキャパシタと
並列に遅延キャパシタを接続し且つこの遅延キャパシタ
と直列に遅延インダクタを接続したことを特徴とする。

（作用）本発明の金属蒸気レーザ装置において、放電管に流れ込
む放電電流はピーキングキャパシタにより立ち上がりが
補償され、遅延キャパシタにより電界維持時間が延長さ
れるので、レーザ出力光の減少を抑えつつ、長パルス化
を図ることが可能となる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。

なお、従来の構成と同一または対応する部分には第４図
と同一の符号を用いて説明する。

第１図は金属蒸気レーザ装置の電気（放電）回路図を示
すもので、充電キャパシタ１．スイッチ２および放電管
４、分布インダクタ６．５を直列に接続して閉回路を構
成するとともに、放電管４にピーキングキャパシタ３が
並列に接続されている。ピーキングキャパシタ３は電気
回路に分布するインダクタを可能な限り低減するため、
放電管４との電流ループを最短にとり放電管４に取外し
可能に接続される。

そして、このピーキングキャパシタ３と並列に遅延回路
９が設けられる。遅延回路９は遅延キャパシタ１０とこ
の遅延キャパシタ１０と直列に接続された遅延インダク
タ１１とを備えている。

また、放電管４の代表的な構成例を第２図に例示する。

放電管４を構成する炉心管２０の両端部には、陽極２３
および陰極２４が電極支持フランジ２５．２６に支持さ
れて互いに対向配置されている。そして、陽極２３と陰
極２４との間に形成される放電空間２７においてパルス
二極放電が行われる。炉心管２０の内底部には、銅粒な
どの金属蒸気源２８が配置される。

炉心管２０の外周には断熱層２９が形成され、その断熱
層２９を所定位置に固定保持するために、断熱層２９の
外周に保護管３０が設けられている。

この保護管３０とその外周に配設された外部真空容器３
１とにより真空断熱室３２が形成されている。この真空
断熱室３２および炉心管２０内の放電空間２７は排気装
置３３に接続されて内部が真空状態に維持される。

陽極２３と陰極２４とを絶縁し、良好な放電を得るため
に、外部真空容器３１と電極支持フランジ２６との間に
絶縁材で形成したブレーク管３４が介装されている。な
お、電極支持フランジ２５゜２６の軸方向外端側にはブ
リュスタ窓３６．３７が設けられている。その外側に共
振器３８を構成する共振ミラー３９．４０が配置される
。

次に、本実施例の作用を説明する。

充電キャパシタ１に充電された電荷はスイッチ２が導通
状態になると、ピーキングキャパシタ３および遅延キャ
パシタ１０に充電される。また、放電管４に流れ込む放
電電流は、ピーキングキャパシタ３から分布インダクタ
６を通って放電管４に流れ込む速い電流ループにより放
電電流の立ち上がりを補償することができ、また、遅延
キャパシタ１０から遅延インダクタ１１２分布インダク
タ６を通り放電管４に流れ込む遅い電流ループにより長
時間電界が放電管４に印加され、放電電流時間を維持す
ることができる。上記速い電流ループと遅い電流ループ
との合成の他に、さらにピーキングキャパシタ３と遅延
キャパシタ１１との間で遅延インダクタ１１を介して共
振しながら分布インダクタ６を経て放電管４に案内され
る最っとも遅い電流ループも付加される。放電電流の速
い立ち上がりにより平均出力の減少を有効的に抑え、放
電の立上がりが保証される一方、長い放電電流時間によ
り放電管印加電界が維持されて、第３図に実線ａで示す
ように、破線すや鎖線Ｃで示す従来のレーザ出力光より
、レーザ出力光の長パルス化を図ることができ、レーザ
出力光のパルス幅を半値で１．５〜２倍程度拡げること
ができる。

また、レーザ光を発振させる操作を説明すると、まず、
排気装置３３を作動させて、真空断熱室３２および放電
空間２７内を排気する。続いて、バッファガス供給源３
５から放電空間２７内にネオンガス等のバッファガスを
供給し、内部を一定の圧力に保持する。

この状態で第１図に示すパルス高電圧電源を起動すると
、陽極２３および陰極２４の間にパルス状高電圧が印加
され放電空間２７内において放電プラズマが生起する。

この放電プラズマ中の自由電子に浮遊状態の金属蒸気が
衝突して金属蒸気か励起され、この励起された金属蒸気
が低エネルギ準位に遷移する際に所定波長のレーザ光が
発生する。放電空間２７内で発生したレーザ光はブリュ
スタ窓３６，３７を通過し、さらに共振器３８を構成す
る出力ミラー３９および全反射ミラー４０間で共振し、
出力ミラー３９から発振する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ピーキングキャ
パシタと並列に遅延キャパシタを接続し且つこの遅延キ
ャパシタと直列に遅延インダクタを接続したので、放電
電流の速い立ち上がりと長時間放電管に電界を印加する
ことができ、レーザ光平均出力値を低減させることなく
、レーザ出力光のパルス幅を拡げることが可能であると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る金属蒸気レーザ装置の一実施例を
示す電気回路図、第２図は第１図の放電管を示す断面図
、第３図は光パルスを示す波形図、第４図は従来の金属
蒸気レーザ装置を示す電気回路図、第５図は多段増幅法
の概念を示すブロック図である。１・・・充電キャパシタ、２・・・スイッチ、３・・・
ピーキングキャパシタ、４・・・放電管、５．６・・・
分布インダクタ、９・・・遅延回路、１０・・・遅延キ
ャパシタ、１１・・・遅延インダクタ。第３図吋間

Claims

【特許請求の範囲】

放電管と並列にピーキングキャパシタを接続し、このキ
ャパシタの充電エネルギーを上記放電管に供給しその放
電エネルギーによりレーザ発振を行なう金属蒸気レーザ
装置において、上記ピーキングキャパシタと並列に遅延
キャパシタを接続し且つこの遅延キャパシタと直列に遅
延インダクタを接続したことを特徴とする金属蒸気レー
ザ装置。