JPH04305987A - ガスレーザ発振装置 - 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】

〔発明の目的〕

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスレーザ発振装置に
係り、特に放電部のレーザガスの流路を改良したガスレ
ーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスレーザ発振装置として、図６
に示すように構成したものがある。ガスレーザ発振装置
はガスレーザとしての本体ケーシング１を有し、この本
体ケーシング１は中央に筒状の枠体２を収容している。 この枠体２の周囲に沿ってレーザガスが封入され、循環
させる風洞３がレーザガス循環流路として形成されてい
る。そして、この風洞３を形成する本体ケーシング１の
内面と枠体２の相対向する位置に一対の基盤４，４が間
隔をおいて設けられ、これら基盤４，４に、半円柱状の
放電電極５，５が空隙を介して対向配置される。これら
、放電電極５，５は図示しない高電圧電源が接続されて
いる。また、風洞３には、冷却器６およびレーザガス循
環用の送風機７を配設しており、この送風機７は、駆動
モータ８により駆動されるようになっている。

【０００３】しかして、駆動モータ８により送風機７が
駆動されると風洞３のレーザガスが図示矢印Ａの方向に
循環されて放電電極５，５の間に供給され、これらの間
を通る。レーザガスが放電電極５，５間を通る際に、レ
ーザガスは放電電圧が印加されて励起される。

【０００４】励起されたレーザガスはエネルギが低いエ
ネルギ準位に落ちるときレーザ光が出力され、このレー
ザ光はレーザビームとしてレーザガスの循環流路（風洞
３）に直交して、外部に取り出されるようになっている
。一方レーザ発振されたレーザガスは、放電により得た
エネルギの大部分を熱として保持するが、冷却器６での
熱交換により冷却され、再び送風機７に戻され、放電電
極５，５側に供給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のガスレーザ発振
装置の構成によると、レーザガスが供給される放電電極
５，５は、レーザガスの循環流路に突出して設けられる
ので、放電電極５，５間の空隙を流れるレーザガスに対
する循環流路抵抗が大きくなる。流路抵抗の増大は、所
定のレーザガスを供給するために送風機７に大きな送風
の能力を有するものが必要となり、駆動モータ８の出力
が大きくなり、ひいては、ガスレーザ発振装置全体の効
率を低下することになる。

【０００６】また、放電電極５，５がレーザガスの循環
流路に突出していることは、レーザガスの流速分布を乱
す原因ともなり、このため放電電極５，５における放電
の安定が悪くなり、安定したレーザ発振が得られないお
それがあった。

【０００７】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、放電電極に供給されるレーザガスの流れをス
ムーズにして運転効率の向上を図り、安定したレーザビ
ームを発振させることができるガスレーザ発振装置を提
供することを目的とする。 〔発明の構成〕

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスレーザ
発振装置は、上述した課題を解決するために、レーザガ
スが封入されるガスレーザ本体と、このガスレーザ本体
内部にレーザガスを循環させる送風手段と、循環される
レーザガスを冷却する冷却手段と、上記レーザガスの循
環流路の一部を形成し、循環せしめられるレーザガスを
励起させる放電部とを有し、上記放電部は放電が行なわ
れる部分を残して基盤に埋設された一対の放電電極と、
上記放電電極間に形成されるレーザガス流路のガス流入
口側に設けられた縮流路と、上記放電電極からのレーザ
ガス流出口側に設けられた拡大路とを備えたものである
。

【０００９】

【作用】本発明のガスレーザ発振装置においては、放電
部の一対の放電電極間に形成されるレーザガス流路のガ
ス流入口側に縮流路を設け、そのガス流出口側に拡大路
を設け、連続する滑かな流路構造としたから、縮流路で
縮流されたレーザガスが放電電極にスムーズに案内され
、対をなす放電電極間をレーザガスの速度分布にバラツ
キが生じることなく、速い速度で流れ、放電によるレー
ザガスの温度上昇が少なく、レーザガスの劣化を低減さ
せることができ、運転効率の向上を図りつつ、安定した
レーザビームを発振させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係るガスレーザ発振装置の一
実施例について、添付図面を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明に係るガスレーザ発振装置の
好適実施例を示す側断面図である。このガスレーザ発振
装置を説明するに当たり、図６に示す従来のガスレーザ
発振装置と同一部分には同じ符号を用いて説明を省略す
る。

【００１２】図１に示すガスレーザ発振装置は、ガスレ
ーザ本体としての本体ケーシング１内に収容される放電
部１０を改良したものである。放電部１０にはレーザガ
スの循環流路（風洞）３を挟んで対向配置された電極支
持盤１１，１２が設けられる。一方の電極支持盤１１は
本体ケーシング１０の頂部開口を覆う蓋体の機能を備え
ており、この電極支持盤１１はシール手段としてのＯリ
ング１３を介してボルト等の固着手段で固定される。ま
た、他方の電極支持盤１２は筒状の枠体２の頂部に設け
られ、両電極支持盤１１，１２は例えば上下に間隔をお
いて対向している。

【００１３】一方、各電極支持盤１１，１２の対向面側
に取付台を兼ねる基盤（基台）１４，１５がそれぞれ対
向して取り付けられ、対をなす基盤１４，１５の間にレ
ーザガスの流路１６が形成される。この流路１６のガス
流入口側にレーザガスをスムーズに供給するベルマウス
形状の縮流路１７が形成され、そのガス流出口側にディ
フューザ形状の拡大路１８が形成される。レーザガスの
縮流路１７から基盤１４，１５間流路１６を経て拡大路
１８へと続く流路はレーザガス循環流路３の一部を構成
すると共に連続する滑かな流路構造に構成される。

【００１４】縮流路１７を形成する上流側ガイドブロッ
ク２０，２１は、例えば１／４円弧状をなして基盤１４
，１５の上流側に隣接して設置され、各電極支持盤１１
，１２に固定される。また、拡大路１８を形成する下流
側ガイドブロック２２，２３は基盤１４，１５の下流側
に隣接して設置され、各電極支持盤１１，１２に上流側
ガイドブロック２０，２１と同様にして固定される。 拡大路１８の傾斜角度αは例えば８°〜１３°程度に設
定されている。

【００１５】また、対をなす基盤１４，１５の上流側ガ
イドブロック２０，２１側に、レーザガス流路１６の幅
方向に延びる凹部２５，２６が形成され、この凹部２５
，２６に半円筒状のような湾曲形状を有する放電電極２
７，２８が対をなして対向設置される。放電電極２７，
２８の表面（放電が行なわれる部分）は、基盤１４，１
５の表面とほぼ面一に形成される。

【００１６】このように構成したガスレーザ発振装置は
、駆動モータ８により送風手段としての送風機７が駆動
されると、ガスレーザ本体である本体ケーシング１０内
部のレーザガスは図示矢印Ａの方向に循環され、縮流路
１７から放電電極２７，２８間の流路１６に供給され、
この流路１６を通るとき、対をなす放電電極より放電さ
れ、励起される。そして、励起されたエネルギがレーザ
ビームとしてレーザガス循環路３に直交する方向から外
部に取り出される。一方、レーザ発振されたレーザガス
は、拡大路１８を通って冷却器６に送られ、ここで熱交
換により冷却され、再び送風機７に戻され、放電電極２
７，２８側に供給されるようになる。

【００１７】このようにすれば図２に示すように、レー
ザガスが縮流路１７に流入してから、ガイドブロック２
０，２１に沿って放電電極２７，２８まで到達するまで
の道程が短いため、縮流路１７に流入するレーザガスが
ガイドブロック２０，２１上に形成する速度境界層ａの
厚さｔは、従来のものと比較して薄くなる。

【００１８】速度境界層ａのレーザガスの速度分布は速
度境界層ａの流速より遅くなっているため速度境界層ａ
の厚さが薄い方が、放電電極２７，２８間のレーザガス
の速度は速くなる。このため、放電電極２７，２８間の
レーザガスの放電による温度上昇が少なくなり、放電が
安定して、ひいてはレーザビームの発振が安定して、レ
ーザビームによる加工がより高品位となる。

【００１９】このガスレーザ発振装置においては、縮流
路１７を形成するベルマウス状の上流側ガイドブロック
２０，２１と放電電極２７，２８とを近接して設置する
ことにより、レーザガス縮流後の放電電極２７，２８ま
での沿面距離が短かくなり、縮流部から放電電極２７，
２８までに発達するレーザガスの速度境界層の厚さが抑
えられる。したがって、放電電極２７，２８間の縮流路
１７を流れるレーザガスの速度損失が少なくなり、レー
ザガスをスムーズに流すことができ、放電による放電電
極２７，２８間の温度上昇が少なくなり、放電が安定す
るので、レーザビームの発振を安定させることができる
。次に、ガスレーザ発振装置の他の実施例を図３〜図５
を参照して説明する。

【００２０】この実施例に示されたガスレーザ発振装置
は、放電部の構成が、図１および図２に示すガスレーザ
発振装置と異なるだけであり、同一部分には同じ符号を
付して説明を省略する。

【００２１】このガスレーザ発振装置は、放電部１０Ａ
の各電極支持盤１１，１２に対向して設けられる取付台
としての基盤１４，１５の間にレーザガスの流路１６を
形成する一方、基盤１４，１５の上流側に上流側ガイド
ブロック２０Ａ，２１Ａを、その下流側に下流側ガイド
ブロック２２，２３を、それぞれ隣接させて対向配置し
たものである。対をなす上流側ガイドブロック２０Ａ，
２１Ａの間に、レーザガスを基盤１４，１５間の流路１
６に案内するベルマウス形状の縮流路１７Ａが形成され
、また、下流側ガイドブロック２２，２３の間に基盤１
４，１５間の流路１６から流出するレーザガスを案内す
るディフューザ形状の拡大路１８が形成される。

【００２２】また、基盤１４，１５の中央部にはレーザ
ガス循環流路の幅方向に延びる凹部２５Ａ，２６Ａが形
成され、これらの凹部２５Ａ，２６Ａ内に、半円筒状等
の湾曲面を有する放電電極２７，２８が埋設される。放
電電極２７，２８は例えば上下に間隔をおいて対向配置
される一方、放電が行なわれる表面は、基盤１４，１５
の表面とほぼ面一に構成される。

【００２３】しかして、駆動用モータ８により送風機７
が駆動されると、レーザガス循環流路３のレーザガスが
図示矢印Ａ方向に循環され、縮流路１７Ａから放電電極
２７，２８間の流路１６に供給され、この流路１６を通
る間にレーザガスは放電電極２７，２８からの放電によ
り励起される。そして、励起されたエネルギがレーザビ
ームとしてレーザガス流路１６に直交する方向の外部に
取り出されるようになる。

【００２４】一方、レーザ発振されたレーザガスは放電
により得たエネルギの大部分を熱として保持するが、冷
却器６での熱交換により冷却され、再び送風機７に戻さ
れ、その後放電電極２７，２８間に供給される。

【００２５】このガスレーザ発振装置においては、放電
部１０Ａに形成される縮流路１７Ａ、放電電極２７，２
８間の流路１６および拡大路１８が連続する滑かな流路
構造に形成されるため、放電部１０Ａ内の流路１７Ａ，
１６，１８をレーザガスがスムーズに流れ、図１および
図２に示すガスレーザ発振装置とほぼ同様な作用効果を
奏する。ただ、放電電極２７，２８の入口側の縮流路１
７Ａを形成している上流側ガイドブロック２０Ａ，２１
Ａから縮流後の放電電極２７，２８までの距離が図１お
よび図２に示すものよりあるため、図５に示すように上
流側ガイドブロック２０Ａ，２１Ａ表面上に速度境界層
ｂが発達して、放電電極２７，２８の設置位置では放電
電極２７，２８上の近傍のレーザガスの流速の速度分布
が若干乱れて、遅くなる可能性がある。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るガス
レーザ発振装置においては、放電部の一対の放電電極間
に形成されるレーザガス流路のガス流入口側に縮流路を
設け、そのガス流出口側に拡大路を設け、連続する滑か
な流路構造としたから、縮流路で縮流されたレーザガス
が放電電極にスムーズに案内され、対をなす放電電極間
をレーザガスの速度分布にバラツキが生じることなく、
速い速度で流れ、しかも縮流部から放電電極までに発達
するレーザガスの速度境界層の厚さが抑えられて、速度
損失が少なくなり、レーザガスをスムーズに流すことが
でき、放電によるレーザガスの温度上昇を低減できる。 したがって、放電が安定し、かつレーザ発振が安定する
。

【００２７】また、レーザガスの圧力損失も低減できる
ため、送風機の出力を小さくし、送風機駆動モータの出
力を小さくすることができるので、レーザ発振装置の総
合効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスレーザ発振装置の一実施例を
示す側断面図。

【図２】図１に示すガスレーザ発振装置の放電部を拡大
して示す構成図。

【図３】本発明に係るガスレーザ発振装置の他の実施例
を示す側断面図。

【図４】図３のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【図５】図３に示すガスレーザ発振装置の放電部を拡大
して示す構成図。

【図６】従来のガスレーザ発振装置を示す側断面図。

【符号の説明】

１　　本体ケーシング（ガスレーザ本体）２　　枠体 ３　　風洞（レーザガス循環流路） ４　　基盤 ６　　冷却器（冷却手段） ７　　送風機（送風手段） ８　　駆動モータ １０，１０Ａ　　放電部 １１，１２　　電極支持盤 １４，１５　　基盤 １６　　レーザガス流路 １７　　１７Ａ　　縮流路 １８　　拡大路 ２０，２０Ａ，２１，２１Ａ　　上流側ガイドブロック
２２，２３　　下流側ガイドブロック ２５，２５Ａ，２６，２６Ａ　　凹部 ２７，２８　　放電電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザガスが封入されるガスレーザ本
   体と、このガスレーザ本体内部にレーザガスを循環させ
   る送風手段と、循環されるレーザガスを冷却する冷却手
   段と、上記レーザガスの循環流路の一部を形成し、循環
   せしめられるレーザガスを励起させる放電部とを有し、
   上記放電部は放電が行なわれる部分を残して基盤に埋設
   された一対の放電電極と、上記放電電極間に形成される
   レーザガス流路のガス流入口側に設けられた縮流路と、
   上記放電電極からのレーザガス流出口側に設けられた拡
   大路とを備えたことを特徴とするガスレーザ発振装置。