JPH04326779A - 気体レーザのマイクロ波励起方法及びマイクロ波励起気体レーザ装置 - Google Patents
気体レーザのマイクロ波励起方法及びマイクロ波励起気体レーザ装置Info
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- JPH04326779A JPH04326779A JP12290891A JP12290891A JPH04326779A JP H04326779 A JPH04326779 A JP H04326779A JP 12290891 A JP12290891 A JP 12290891A JP 12290891 A JP12290891 A JP 12290891A JP H04326779 A JPH04326779 A JP H04326779A
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- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波領域の電磁
波によって放電励起されるレーザー発振器におけるレー
ザーガスのマイクロ波放電励起方法と気体レーザ装置に
関するものである。
波によって放電励起されるレーザー発振器におけるレー
ザーガスのマイクロ波放電励起方法と気体レーザ装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザー装置を図４、図５及び図
６を参照して説明する。図４は従来のレーザー装置の構
成を示す正面断面図、図５は円筒型空洞共振器の側面断
面図である。また図６は円筒型空洞共振器内の電界ベク
トルを示す図である。
６を参照して説明する。図４は従来のレーザー装置の構
成を示す正面断面図、図５は円筒型空洞共振器の側面断
面図である。また図６は円筒型空洞共振器内の電界ベク
トルを示す図である。
【０００３】図４、図５において放電管１は、マイクロ
波発振器２から導波管３を経て接続された円筒型空洞共
振器４の中に軸方向に挿入、設置されており、その両端
に全反射ミラー５と出力ミラー６が設置されている。
波発振器２から導波管３を経て接続された円筒型空洞共
振器４の中に軸方向に挿入、設置されており、その両端
に全反射ミラー５と出力ミラー６が設置されている。
【０００４】マイクロ波発振器２から出力されたマイク
ロ波が導波管３の中を伝搬し、円筒型空洞共振器４に伝
送され、放電管１内のレーザーガスがマイクロ波の電界
により放電励起される。これによってレーザーガス媒質
からの誘導放出光を得て、光共振器を構成する全反射ミ
ラー５と出力ミラー６の間の往復反射によって増幅し、
出力ミラー６を透過したレーザー光７を取り出す。
ロ波が導波管３の中を伝搬し、円筒型空洞共振器４に伝
送され、放電管１内のレーザーガスがマイクロ波の電界
により放電励起される。これによってレーザーガス媒質
からの誘導放出光を得て、光共振器を構成する全反射ミ
ラー５と出力ミラー６の間の往復反射によって増幅し、
出力ミラー６を透過したレーザー光７を取り出す。
【０００５】マイクロ波によるレーザーガスの放電励起
法はＨａｎｄｙ ａｎｄＢｒａｎｄｅｌｉｋ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４９，３７５３−３７５６（１９
７８）．によりすでに公知である。しかし、マイクロ波
を封入した空洞内を使った場合レーザー媒質を放電励起
することは可能であるが、通常の空洞内で形成しうるマ
イクロ波の定在波としてはＴＭあるいはＴＥモード（Ｔ
ｒａｎｓｖｅｒｓｅＥｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｄｅ）と
して知られているように多数が混在する。
法はＨａｎｄｙ ａｎｄＢｒａｎｄｅｌｉｋ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４９，３７５３−３７５６（１９
７８）．によりすでに公知である。しかし、マイクロ波
を封入した空洞内を使った場合レーザー媒質を放電励起
することは可能であるが、通常の空洞内で形成しうるマ
イクロ波の定在波としてはＴＭあるいはＴＥモード（Ｔ
ｒａｎｓｖｅｒｓｅＥｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｄｅ）と
して知られているように多数が混在する。
【０００６】したがって、円筒型空洞の設計誤差あるい
は放電管内の放電プラズマの発生等による負荷の変動に
より、マイクロ波電磁界モードの共振周波数が当初の設
定からずれ、図６に示すように、放電に作用するマイク
ロ波の電磁界ベクトル８が複雑多岐な波動となることに
よりマイクロ波電界強度は放電管軸方向に一定とならな
い。
は放電管内の放電プラズマの発生等による負荷の変動に
より、マイクロ波電磁界モードの共振周波数が当初の設
定からずれ、図６に示すように、放電に作用するマイク
ロ波の電磁界ベクトル８が複雑多岐な波動となることに
よりマイクロ波電界強度は放電管軸方向に一定とならな
い。
【０００７】放電管全体のレーザーガス媒質を放電励起
できないことと、放電の電界が放電管内の局所空間に集
中するため、生成する放電プラズマの温度が上昇するこ
とにより、レーザー発振に寄与するエネルギー準位の反
転分布が成立しにくくなるため、レーザー出力および発
振効率が低いなどの欠点がある。
できないことと、放電の電界が放電管内の局所空間に集
中するため、生成する放電プラズマの温度が上昇するこ
とにより、レーザー発振に寄与するエネルギー準位の反
転分布が成立しにくくなるため、レーザー出力および発
振効率が低いなどの欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不具合点を解消するためになされたもので、円筒型空
洞共振器内で多様なマイクロ波電磁界モードの中から、
円筒型空洞の設計誤差あるいは放電プラズマの発生等の
負荷の変動の有無にかかわらず、レーザー発振に適する
ＴＭ０１０ モードの共振だけで、放電管内のレーザー
ガス媒質を均一に放電励起させ、レーザー出力及び発振
効率を向上させることができる方法およびレーザー発振
装置を提供することを目的としている。
の不具合点を解消するためになされたもので、円筒型空
洞共振器内で多様なマイクロ波電磁界モードの中から、
円筒型空洞の設計誤差あるいは放電プラズマの発生等の
負荷の変動の有無にかかわらず、レーザー発振に適する
ＴＭ０１０ モードの共振だけで、放電管内のレーザー
ガス媒質を均一に放電励起させ、レーザー出力及び発振
効率を向上させることができる方法およびレーザー発振
装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の気体レーザのマイクロ波励起方法は、マイクロ
波発振器から出力されたマイクロ波を導波管を介して円
筒型空洞共振器の中に導入し、その電界によって放電を
発生させる空洞共振器内に軸方向に挿入された放電管内
に封入されているレーザ媒質ガスを励起させてレーザ出
力を得る気体レーザのマイクロ波励起方法において、前
記空洞共振器内に金属、磁性体あるいは誘電体を挿入し
、これを可動としてその挿入量を調整することにより空
洞共振器内部に、その軸方向に均一なＴＭ０１０ モー
ドのマイクロ波電界を発生させることを特徴としている
。
本発明の気体レーザのマイクロ波励起方法は、マイクロ
波発振器から出力されたマイクロ波を導波管を介して円
筒型空洞共振器の中に導入し、その電界によって放電を
発生させる空洞共振器内に軸方向に挿入された放電管内
に封入されているレーザ媒質ガスを励起させてレーザ出
力を得る気体レーザのマイクロ波励起方法において、前
記空洞共振器内に金属、磁性体あるいは誘電体を挿入し
、これを可動としてその挿入量を調整することにより空
洞共振器内部に、その軸方向に均一なＴＭ０１０ モー
ドのマイクロ波電界を発生させることを特徴としている
。
【００１０】そして上記マイクロ波励起方法を実施する
ためのマイクロ波励起気体レーザ装置として、筒状の空
洞共振器と、同空洞共振器の側面に連通した導波管と、
同導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、
空洞共振器へ軸方向に挿入された放電管と、同放電管の
両端側に配置されたミラーよりなる光共振器とを有する
マイクロ波励起気体レーザ装置において、前記空洞共振
器内に金属、磁性体あるいは誘電体からなるチューニン
グ部材をそれぞれ単独で、またはこれを組合せてその挿
入量調節可能に可動状態で配置したものである。
ためのマイクロ波励起気体レーザ装置として、筒状の空
洞共振器と、同空洞共振器の側面に連通した導波管と、
同導波管にマイクロ波を供給するマイクロ波発振器と、
空洞共振器へ軸方向に挿入された放電管と、同放電管の
両端側に配置されたミラーよりなる光共振器とを有する
マイクロ波励起気体レーザ装置において、前記空洞共振
器内に金属、磁性体あるいは誘電体からなるチューニン
グ部材をそれぞれ単独で、またはこれを組合せてその挿
入量調節可能に可動状態で配置したものである。
【００１１】そしてチューニング部材を、空洞共振器の
側面に沿って空洞共振器の軸方向に可動的に挿入にする
ことが好ましい。
側面に沿って空洞共振器の軸方向に可動的に挿入にする
ことが好ましい。
【００１２】また同チューニング部材を、空洞共振器の
側面から同空洞共振器の軸に向かって挿入し可動できる
よう構成することも効果的である。
側面から同空洞共振器の軸に向かって挿入し可動できる
よう構成することも効果的である。
【００１３】さらに、同チューニング部材を、空洞共振
器の端面から、内部に配設した放電管を囲繞して空洞共
振器の軸に向かって摺動可能に挿入できるように構成す
ることもできる
器の端面から、内部に配設した放電管を囲繞して空洞共
振器の軸に向かって摺動可能に挿入できるように構成す
ることもできる
【００１４】
【作用】上述の本発明によれば、円筒型空洞共振器内部
で形成するマイクロ波電磁界モードに対して金属、磁性
体あるいは誘導体を挿入及び可動することによって共振
周波数のチューナーとして電磁界分布を変化させ、空洞
内部に侵入するマイクロ波の電磁界モードをＴＭ０１０
モードのみとすることができ、円筒型空洞共振器軸方
向に対して均一なマイクロ波電界により、放電管軸方向
に均一な放電を生じさせ、放電管内のレーザーガス媒質
全体を放電励起させることができる。
で形成するマイクロ波電磁界モードに対して金属、磁性
体あるいは誘導体を挿入及び可動することによって共振
周波数のチューナーとして電磁界分布を変化させ、空洞
内部に侵入するマイクロ波の電磁界モードをＴＭ０１０
モードのみとすることができ、円筒型空洞共振器軸方
向に対して均一なマイクロ波電界により、放電管軸方向
に均一な放電を生じさせ、放電管内のレーザーガス媒質
全体を放電励起させることができる。
【００１５】また、本発明は円筒型空洞の製作誤差や内
部の放電管内における放電プラズマの発生等による負荷
の変動による共振周波数のずれをチューナーの可動で補
正できることから、円筒型空洞共振器軸方向に対して均
一なマイクロ波電界を容易に形成させ、放電管軸方向に
均一な放電の発生と放電管内のレーザーガス媒質全体を
放電励起させることができる。
部の放電管内における放電プラズマの発生等による負荷
の変動による共振周波数のずれをチューナーの可動で補
正できることから、円筒型空洞共振器軸方向に対して均
一なマイクロ波電界を容易に形成させ、放電管軸方向に
均一な放電の発生と放電管内のレーザーガス媒質全体を
放電励起させることができる。
【００１６】さらに本発明による金属、磁性体及び誘導
体から成る円筒型空洞共振器の放電用チューナーはそれ
ぞれ独立に、あるいは共用しても同じ効果が得られる。
体から成る円筒型空洞共振器の放電用チューナーはそれ
ぞれ独立に、あるいは共用しても同じ効果が得られる。
【００１７】そして上記した円筒型空洞共振器を用いて
、空洞の設計誤差あるいは負荷の変動による共振周波数
のずれに起因する放電管軸方向の放電の局在化および放
電プラズマの温度の上昇を抑制し、放電管内の全てのレ
ーザーガス媒質の放電励起およびプラズマ温度の設定に
よるレーザー発振に適したエネルギー準位の反転分布形
成が達成できる。
、空洞の設計誤差あるいは負荷の変動による共振周波数
のずれに起因する放電管軸方向の放電の局在化および放
電プラズマの温度の上昇を抑制し、放電管内の全てのレ
ーザーガス媒質の放電励起およびプラズマ温度の設定に
よるレーザー発振に適したエネルギー準位の反転分布形
成が達成できる。
【００１８】
【実施例】以下本発明の一実施例を図１、図２及び図３
を参照して説明する。ここでは空洞共振器として円筒型
空洞共振器を用いる場合を例示しており、図１はその正
面断面図、図２は円筒型空洞共振器４の側面断面の金属
製挿入物を示す。これらの図において、前述した図４、
図５及び図６と同一部分には同一符号を付した。
を参照して説明する。ここでは空洞共振器として円筒型
空洞共振器を用いる場合を例示しており、図１はその正
面断面図、図２は円筒型空洞共振器４の側面断面の金属
製挿入物を示す。これらの図において、前述した図４、
図５及び図６と同一部分には同一符号を付した。
【００１９】図１、図２において、円筒型空洞共振器４
の内部にはその軸方向に放電管１が挿入配置され、該放
電管１の両端には全反射ミラー５及び出力ミラー６が対
向配設されている。
の内部にはその軸方向に放電管１が挿入配置され、該放
電管１の両端には全反射ミラー５及び出力ミラー６が対
向配設されている。
【００２０】導波管３が円筒型空洞共振器４の側端に接
続され、該導波管３の他端にはマイクロ波発振器２が連
設されている。
続され、該導波管３の他端にはマイクロ波発振器２が連
設されている。
【００２１】円筒型空洞共振器４の両端の端板からは図
２に示すように円筒型の金属環チューナー９が放電管１
を囲繞して共振器４の軸方向に向かって挿入され、矢印
図示のように該金属環チューナー９は摺動できるよう構
成されている。
２に示すように円筒型の金属環チューナー９が放電管１
を囲繞して共振器４の軸方向に向かって挿入され、矢印
図示のように該金属環チューナー９は摺動できるよう構
成されている。
【００２２】１０はロッドチューナーで、円筒型空洞共
振器の下部に共振器側面に沿って軸方向に挿入され、同
様図示矢印方向に向って摺動できるように構成している
。
振器の下部に共振器側面に沿って軸方向に挿入され、同
様図示矢印方向に向って摺動できるように構成している
。
【００２３】１１は金属棒チューナーで、円筒型空洞共
振器の上部側部に上下方向移動可能に挿入されるチュー
ニング部材である。
振器の上部側部に上下方向移動可能に挿入されるチュー
ニング部材である。
【００２４】これらの各チューニング部材９，１０，１
１はそれぞれ単独に使用してもよく、またそのうちの２
つの部材の組合せでも、３つ全部の組合せ使用でもよい
。
１はそれぞれ単独に使用してもよく、またそのうちの２
つの部材の組合せでも、３つ全部の組合せ使用でもよい
。
【００２５】またチューニング部材は金属、磁性体、誘
電体のいずれでもよく、例えば金属としては銅、磁性体
としてはグラファイト、誘電体としては石英管やガラス
管などが使用可能である。そして磁性体は磁場をコント
ロールする役割を果し、また誘電体は電場をコントロー
ルする役割を果す。また金属はその両方をコントロール
可能である。
電体のいずれでもよく、例えば金属としては銅、磁性体
としてはグラファイト、誘電体としては石英管やガラス
管などが使用可能である。そして磁性体は磁場をコント
ロールする役割を果し、また誘電体は電場をコントロー
ルする役割を果す。また金属はその両方をコントロール
可能である。
【００２６】本実施例装置では、円筒型空洞共振器４を
内径８．６ｃｍ、長さ２０ｃｍとし、円筒型空洞共振器
両端の端板から図２に示す円筒型の金属環チューナー９
を挿入することによって、円筒型空洞共振器４内の電磁
界強度は図３に示す電界ベクトル８からわかるように、
放電管１の軸方向に一定となるため、空洞内の放電管全
体が均一に放電する。また、放電プラズマの発生により
共振周波数が少しずれるので、さらに、挿入長を微動調
整することにより放電を安定化する。得られたレーザー
出力及び発振効率を表１に示す。さらに、ロッドチュー
ナー１０及び金属棒チューナー１１を用いた場合の同様
の測定結果も表１に示す。表１は本発明の実施例に係わ
る実験結果である。
内径８．６ｃｍ、長さ２０ｃｍとし、円筒型空洞共振器
両端の端板から図２に示す円筒型の金属環チューナー９
を挿入することによって、円筒型空洞共振器４内の電磁
界強度は図３に示す電界ベクトル８からわかるように、
放電管１の軸方向に一定となるため、空洞内の放電管全
体が均一に放電する。また、放電プラズマの発生により
共振周波数が少しずれるので、さらに、挿入長を微動調
整することにより放電を安定化する。得られたレーザー
出力及び発振効率を表１に示す。さらに、ロッドチュー
ナー１０及び金属棒チューナー１１を用いた場合の同様
の測定結果も表１に示す。表１は本発明の実施例に係わ
る実験結果である。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、気体レーザ装置におい
て、その放電管軸方向にレーザーガスの均一な放電を発
生させることができ、円筒型空洞共振器内に設置した放
電管内のレーザーガスの放電励起を有効に行うことがで
きる。
て、その放電管軸方向にレーザーガスの均一な放電を発
生させることができ、円筒型空洞共振器内に設置した放
電管内のレーザーガスの放電励起を有効に行うことがで
きる。
【図１】本発明の１実施例に係るレーザ装置の正面断面
図である。
図である。
【図２】図１のレーザ装置における円筒型空洞共振器の
側断面図である。
側断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るマイクロ波電磁界モード
の模式図である。
の模式図である。
【図４】従来のレーザー装置を示す正面断面図である。
【図５】従来のレーザー装置における円筒型空洞共振器
の側断面図である。
の側断面図である。
【図６】従来装置における電界モードの模式図である。
１ 放電管
２ マイクロ波発振器
３ 導波管
４ 円筒型空洞共振器
５ 全反射ミラー
６ 出力ミラー
７ レーザー光
８ 電界ベクトル
９ 金属環チューナー
１０ ロッドチューナー
１１ 金属棒チューナー
Claims (5)
- 【請求項１】 マイクロ波発振器から発振されたマイ
クロ波を導波管を介して筒状の空洞共振器に導き、該空
洞共振器内へ軸方向に挿入された放電管に封入されてい
るレーザ媒質ガスをその電界によって励起させてレーザ
出力を得る気体レーザのマイクロ波励起方法において、
上記空洞共振器内に金属、磁性体あるいは誘電体を挿入
し、これを可動としてその挿入量を調整することにより
上記空洞共振器内部にその軸方向に均一なＴＭ０１０
モード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ
Ｍｏｄｅ；０１０は第１種のベッセル関数で表される
添字数）のマイクロ波電界を発生させることを特徴とす
る気体レーザのマイクロ波励起方法。 - 【請求項２】 筒状の空洞共振器と、同空洞共振器の
側面に連通した導波管と、同導波管にマイクロ波を供給
するマイクロ波発振器と、上記空洞共振器へ軸方向に挿
入された放電管と、同放電管の両端側に配置されたミラ
ーよりなる光共振器とを有するマイクロ波励起気体レー
ザ装置において、上記空洞共振器内に金属、磁性体ある
いは誘電体からなるチューニング部材をそれぞれ単独に
、またはこれを組合せて、その挿入量を調節可能に配置
したことを特徴とするマイクロ波励起気体レーザ装置。 - 【請求項３】 上記チューニング部材が、空洞共振器
の側面に沿って該空洞共振器の軸方向に挿入されること
を特徴とする請求項２記載のマイクロ波励起気体レーザ
装置。 - 【請求項４】 上記チューニング部材が、空洞共振器
の側面から該空洞共振器の軸に向かって挿入されること
を特徴とする請求項２記載のマイクロ波励起気体レーザ
装置。 - 【請求項５】 上記チューニング部材が、空洞共振器
の端面から上記放電管を囲繞して該空洞共振器の軸に向
かって挿入されることを特徴とする請求項２記載のマイ
クロ波励起気体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12290891A JPH04326779A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 気体レーザのマイクロ波励起方法及びマイクロ波励起気体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12290891A JPH04326779A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 気体レーザのマイクロ波励起方法及びマイクロ波励起気体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04326779A true JPH04326779A (ja) | 1992-11-16 |
Family
ID=14847593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12290891A Withdrawn JPH04326779A (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | 気体レーザのマイクロ波励起方法及びマイクロ波励起気体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04326779A (ja) |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP12290891A patent/JPH04326779A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980711 |