JPH0442837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は放電励起ガス同軸流型レーザ発振器の
出力増大及び変換効率の増大を図つたレーザ発振
器に関するものである。

従来例の構造とその問題点 第１図は従来の放電励起ガス同軸流型レーザ発
振器の一例を示す。

図において、１はレーザ管、２は全反射鏡、３
は出力結合鏡でこれら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、６，６′は電極で、
円筒状あるいは棒状（ピン状）をしている。７，
７′はレーザ管１の中央部に配され電極６，６′と
対向する電極である。８，９は媒質ガスの流れの
方向を示す。１０はレーザ出力光である。

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、および電極６′と電極７′との間で行わ
れる。

第１図に従来方式では間隙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の中央部に
ガスの流れが集中し、均一な流速分布が得られな
い。このため放電が一点に集中し、電極６，６′
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。

そこでこの様な問題点を解決するために内管の
端部に複数個の結合通路を設けたレーザ発振器に
ついて本出願人は先に提案した。その具体的構成
を第２図に示す。

第２図において第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。

本例の特徴はガス導入部分の二重管を構成する
内管４０１に電極の機能をもたせ、その内管４０
１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内に導入する様にしたところにある。

本例のガス導入部分の拡大斜視図を第３図に示
す。第３図に示す様にこの構成では、外管４と電
極兼用内管４０１とで二重管構造を構成し、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。

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１内の管軸方向の媒質ガスの流速分布が一様
になる。これにより出力の増大、安定化がはかれ
る。

第４図ａ、第４図ｂは第３図の構成におけるガ
ス導入部の複数個の結合通路５５を軸心からずれ
た位置に向つて加工し、噴出ガスが矢印の様に回
転力が与えられるように構成した点にある。

この様な構成をとるとレーザ管内をガスがスパ
イラル状に回転し進行することになりレーザ出力
も向上し安定な発振出力を得る事ができる。

しかし、発振器を小型化しかつ高出力とするに
はこれらの構成でもなお不十分である。

発明の目的 本発明は小型でかつ高出力の放電励起ガス同軸
流型レーザ発振器を得ることを目的とするもので
ある。

発明の構成 本発明はレーザ管へ媒質ガスを導入する媒質ガ
ス導入部を外管、中管および内管の三重管構造と
し、中管と内管のレーザ管側の端面近傍に複数個
の結合通路を設け、外管、中管および内管を互い
に摺動可能として結合通路の巾および長さを任意
に設定し得るようにしたものである。

実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面とともに詳
細に説明する。

第５図ａは本発明の一実施例におけるレーザ発
振器のガス導入部のスリツトノズル拡大図、第５
図ｂはその断面図である。又第６図は第５図に示
したスリツトノズルの動作説明のための立体図を
示す。

本実施例の特徴は、複数個の結合通路５６，５
７の深さ方向が軸心からずれた位置に向つて加工
し、更に結合通路５６の巾ｄおよび長さｌを任意
に変えられるようにし、レーザ管の放電長を短く
した場合、あるいはポンプの排出量を大きくした
場合等にスリツトノズルの結合通路５６の巾ｄお
よび長さｌの最適値を選択することができるよう
にしたものである。

スリツトノズルは三重構造とし複数個の結合通
路５６を持つ中管４０４と同数の結合通路５７を
持つ内管４０３を有し又、中管４０４をつつむリ
ング状外管４０２をもつて構成される。結合通路
５６，５７で形成されるスリツトの巾を任意に設
定するために内管４０３を第６図の矢印Ａ方向に
回転させると結合通路５６と５７の重なり部分の
巾が変りノズル巾を自由に設定することができ
る。次に結合通路５６，５７の長さを設定するた
め外管４０２を長手方向Ｂに移動し設定すること
で結合通路５６，５７で形成されるスリツトの長
さを任意設定することができる。なお内管４０３
の結合通路５７の巾は中管４０４の結合通路５６
の巾と同等もしくは大きい巾が好ましい。又外管
４０２の長さは、中管４０４の結合通路５６の長
さと同等もしくはそれ以下が好ましい。

第７図はレーザ管の有効放電長Ｌを250mmにと
つた時、スリツトノズルのスリツトの巾ｄと長さ
ｌについて変化させたときのレーザの単位長出力
の関係を示すものである。領域２１は600Wの出
力が得られる領域を、領域２２は500Wの出力が
得られる領域を示す。したがつて、スリツト巾ｄ
とスリツト巾ｌを領域２１にあるように選択すれ
ば高出力得られることになる。

第８図は第７図における点Ａ，Ｂにスリツト巾
およびスリツト長さを選んだときの単位長出力お
よび変換効率の特性を示す。即ち、スリツトの巾
を１mm、長さ40mm、噴出面積1.6cm²の設定値Ａと、
巾を２mm、長さ20mm、噴出面積1.6cm²の設定値Ｂ
と二通りの設定値を選び単位長出力と変換効率を
調べた。なお、パラメータとして横軸に示すよう
に有効放電長を変化させた。同図からわかるよう
に、有効放電長が短かくなると設定値Ａの場合の
方が単位長出力、変換効率ｎのいずれもすぐれて
いることがわかる。スリツト巾ｄとスリツト長ｌ
を第７図の領域２１に設定した場合には有効放電
長0.2〜0.6ｍ付近で単位長出力、変換効率ｎが最
大になり、小型で高出力、高効率のレーザ発振器
を得ることができる。

発明の効果 以上のように、本発明はレーザ管への媒質ガス
導入部のスリツトノズルのスリツト巾およびスリ
ツト長を可変とした放電励起ガス同軸流型レーザ
発振器で、有効放電長さ短かくした小型の発振器
において高出力、高変換効率のレーザ発振器を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々従来の放電励起ガス同
軸流型レーザ発振器の共振器部の構造を示す断面
図、第３図は第２図に示すレーザ発振器のガス導
入部の拡大斜視図、第４図ａ，ｂは従来のレーザ
発振器のガス導入部の結合通路部分の他の例を示
す拡大断面図、第５図ａ，ｂは本発明の一実施例
におけるレーザ発振器のガス導入部の結合通路部
分の断面側面図および断面正面図、第６図は本発
明によるレーザ発振器のガス導入部の拡大斜視
図、第７図は本発明によるレーザ発振器のレーザ
出力分布図、第８図は本発明によるレーザ発振器
のレーザ出力と変換効率を表わす特性図である。 １……レーザ管、４，４０２……外管、６，
６′，７，７′……電極、４０，４０１，４０３…
…内管、５６，５７……結合通路、４０４……中
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ管への媒質ガス導入部が外管、中管お
   よび内管とからなる三重管構造を有し、前記中管
   と内管のレーザ管側の端面近傍に複数個の結合通
   路を設け、前記外管、中管および内管が互いに摺
   動可能であることを特徴とするレーザ発振器。 ２ 内管の結合通路の巾が中管の結合通路巾と同
   等または大きい特許請求の範囲第１項記載のレー
   ザ発振器。 ３ 結合通路の深さ方向が軸心からはずれた方向
   に延びる特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振
   器。