JPH0413871B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ発振器に関するものである。近
年レーザ発振器として、高い出力特性と出力変動
の少ない安定したレーザ発振器が望まれている。
従来のガスフロー型レーザ発振器の共振器の一例
を第１図に示す。

図において、１はレーザ管、２は全反射鏡、３
は出力結合鏡で光学共振器を構成している。４は
ガス導入部の外管、４０は内管でこれらが二重管
を構成している。５は内管４０の端面とレーザ管
１の端面との間隙、５０はガスの流入を良くする
空室である。６は電極で、円筒状あるいは棒状
（ピン状）をしている。７は対向する電極である。
８と９は媒質ガスの流れの方向を示す。１０はレ
ーザ出力である。

この例では媒質ガスは共振器の両端部から矢印
８の方向に流入し、内管４０に沿つて流れ、間隙
５を通つてレーザ管１内に導入され、共振器の中
央から矢印９の方向に排出される。放電は電極６
と電極７との間で行われる。

この構成例におけるガス導入部分の拡大斜視図
を第２図に、拡大断面図を第３図に示す。

第２図及び第３図に示す従来方式では、間隙５
が二つの円筒、内管４０とレーザ管１の端面で形
成されているため二重管の内管４０の外周からレ
ーザ管１内に一様にガスが流入するためレーザ管
１の中央部にガス流が集中し、均一な流速分布が
得られない。このため放電も放電点が一点に集中
し、電極６の温度が高くなることが多く放電体積
が小さいため十分に出力を得ることができない。
またこの放電点が不規則に動き回るためその都度
出力の変動をきたし、また時には放電が停止する
こともある。このためガス圧を高めたり、投入電
力を高めることができず、安定な出力を得るため
には低い出力値で運転しなければならないという
欠点があつた。

本発明は上記欠点を解消し、高出力で出力安定
度の高いレーザ発振器を提供することを目的とす
る。

第４図に本発明の一実施例におけるレーザ発振
器の共振器の一構造を示す。本実施例は共振器の
両端からガスが導入される場合を示すが、本発明
はこれに限定されるものでなく、共振器の中央部
から導入される方式や共振器の片側からガスが導
入される方式等ガス流方向のいかんにかかわらず
適用可能であることを付言しておく。

第４図では第１図の従来例と同じ部位には同じ
番号を付し、詳しい説明は省略する。本実施例の
特徴はガス導入部分の二重管を構成する内管４０
１に電極の機能をもたせ、内管４０１のレーザ管
１側に複数個の結合通路５５を設け、この結合通
路５５を通じて媒質ガスをレーザ管１内に導入す
るようにしたところにある。

本実施例のガス導入部分の拡大斜視図を第５図
に拡大断面図を第６図に示す。

第５図及び第６図に示すように本実施例では、
外管４と電極兼用内管４０１とで二重構造を構成
し、電極兼用内管４０１の一端には全反射鏡２が
設けられており、電極兼用内管４０１の他端には
複数個の結合通路５５が設けられている。この時
の電極兼用の内管４０１の材料としては、銅、チ
タン等が好ましい。

外管４と電極兼用内管４０１との間に導入され
た媒質ガスは電極兼用内管４０１の一部に設けら
れた複数個の結合通路５５からレーザ管１内に強
制的に噴出されるためレーザ管１内では結合通路
５５部分と結合通路５５の無い部分との圧力差及
び噴出ガス同志の衝突により乱流が形成され、レ
ーザ管１内の管軸方向の媒質ガスの流速分布が一
様になる。この乱流は放電点の集中化を阻止する
とともに放電体積が、レーザビームが通過するレ
ーザ管内に一様に拡大されるため出力の増大に寄
与すること大である。この乱流効果と、細い結合
通路５５から大径のレーザ管１へのガスの導入に
基づく断熱膨脹によるガス及び電極の冷却効果に
より、より多くの電力を投入することが可能とな
り、放電の不安定が原因で起る出力変動を大巾に
減少させることができるため、安定に大出力を得
ることができる。

第７図は本発明のレーザ発振器のガス導入部分
の第２の実施例の拡大斜視図である。第５図と同
一部位には同一番号を付すが、本実施例の特徴は
結合通路５５を電極兼用内管４０１のレーザ管１
側の端面から少し離れた位置に設けた例である。
この場合も第１の実施例とまつたく同様の効果が
得られる。結合通路５５の設置位置は、電極兼用
内管４０１の端面の近傍にあれば良い。

結合通路５５の形状は、両実施例に示したよう
にレーザ管１の管軸方向に長穴であるスリツト状
のものが好適である。なお上記実施例では電極兼
用内管４０１は全体が電極材料で構成された場合
を例に説明したが、電極材料部分は結合通路５５
の近傍に少なくとも存在すれば充分役割を果たす
ことができる。

第８図は第５図に示した第１の実施例のレーザ
発振器と従来の発振器との出力特性を比較して示
すものであり、従来方式では破線で示すように管
内のガス圧の上昇と共に出力変動（特に放電点の
位置が変わる時に発生するスパイク状の大きな出
力変動）が大きくなり、ついには放電が切れてし
まい、出力をそれ以上取り出すことができないの
に対し本方式は実線で示すように出力変動を低く
押えたまま大出力を得ることが可能である。以上
の説明において内管４０１は電極と兼用するとし
たが、電極と兼用せず、電極を別に設ける方式に
よつても結合通路５５によつて同様にレーザー出
力の増大と安定化を図ることができる。

以上のように本発明はレーザ管内へのガス導入
部が二重管構造であるガスフロー型発振器におい
て、電極を兼ねることができる内管のレーザ管部
側に複数個のガスの結合通路を設け、この狭い結
合通路から媒質ガスを噴出させることにより媒質
ガスのレーザ管内の半径方向における流速の一様
化をはかつたもので、管中心部への放電の集中化
を阻止し高出力を得るとともに放電を安定化さ
せ、出力変動を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスフロー型レーザ発振器の共
振器部の構造を示す断面図、第２図は第１図のガ
ス導入部分の拡大斜視図、第３図は第１図のガス
導入部分の拡大断面図、第４図は本発明の一実施
例におけるレーザ発振器の共振器部の構造を示す
断面図、第５図は同発振器のガス導入部分の拡大
斜視図、第６図は同ガス導入部分の拡大断面図、
第７図は本発明のレーザ発振のガス導入部分の他
の実施例の拡大斜視図、第８図は本発明と従来例
とのレーザ出力特性を比較して示す図である。 １……レーザ管、２……全反射鏡、３……出力
結合鏡、４……ガス導入部の外管、４０……ガス
導入部の内管、５……円筒端面で作られた間隙、
５０……空室、６，７……電極、８，９……ガス
流方向、５５……結合通路、４０１……電極兼用
内管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ管の媒質ガス導入部が外管と内管を有
   する二重管構造を有し、前記内管のレーザ管側の
   端面近傍にレーザ管の軸方向に長穴の複数個のス
   リツト状の結合通路を設け、前記外管と内管とで
   囲まれる領域から結合通路を経てレーザ管内へ媒
   質ガスを導入して乱流を生じさせることを特徴と
   するレーザ発振器。 ２ 内管の少なくとも結合通路近傍を電極材料で
   形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のレーザ発振器。