JPH0555676A - マイクロ波励起気体レーザー装置 - Google Patents
マイクロ波励起気体レーザー装置Info
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- JPH0555676A JPH0555676A JP23558291A JP23558291A JPH0555676A JP H0555676 A JPH0555676 A JP H0555676A JP 23558291 A JP23558291 A JP 23558291A JP 23558291 A JP23558291 A JP 23558291A JP H0555676 A JPH0555676 A JP H0555676A
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- cylindrical cavity
- discharge tube
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 6
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 6
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 10
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
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- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電管内のレーザー媒質ガスを均一に放電励
起させ、レーザー出力及び発振効率を向上させる。 【構成】 円筒型空胴共振器４と、マイクロ波発振器２
と、マイクロ波発振器２で発振されたマイクロ波を伝播
させる導波管３と、導波管３に接続されマイクロ波を円
筒型空胴共振器４に導入する同軸管１０と、円筒型空胴
共振器４へ軸方向に挿入された放電管１と、放電管１の
両端側に配置された全反射ミラー５及び出力ミラー６と
を具えた装置において、同軸管１０の外導体１０ａが円
筒型空胴共振器４と接続され、かつ同軸管１０の内導体
１０ｂと外導体１０ａとが接続されて回転可能なループ
状アンテナ１１に形成されている。
起させ、レーザー出力及び発振効率を向上させる。 【構成】 円筒型空胴共振器４と、マイクロ波発振器２
と、マイクロ波発振器２で発振されたマイクロ波を伝播
させる導波管３と、導波管３に接続されマイクロ波を円
筒型空胴共振器４に導入する同軸管１０と、円筒型空胴
共振器４へ軸方向に挿入された放電管１と、放電管１の
両端側に配置された全反射ミラー５及び出力ミラー６と
を具えた装置において、同軸管１０の外導体１０ａが円
筒型空胴共振器４と接続され、かつ同軸管１０の内導体
１０ｂと外導体１０ａとが接続されて回転可能なループ
状アンテナ１１に形成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波励起気体レー
ザー装置に関する。
ザー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ波励起気体レーザー装置
においては、図５正面断面図に示すように、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
円筒型空胴共振器４の中に挿入，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が設置されてお
り、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、図６側面図に示す導波管３のサイ
ズで開口された結合部分８を経て円筒型空胴共振器４に
伝送され、放電管１内のレーザー媒質ガスがマイクロ波
の電界により放電励起される。これによってレーザー媒
質ガス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。
においては、図５正面断面図に示すように、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
円筒型空胴共振器４の中に挿入，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が設置されてお
り、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、図６側面図に示す導波管３のサイ
ズで開口された結合部分８を経て円筒型空胴共振器４に
伝送され、放電管１内のレーザー媒質ガスがマイクロ波
の電界により放電励起される。これによってレーザー媒
質ガス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。
【０００３】しかしながらこのような装置においては、
円筒型空胴共振器４内で形成しうるマイクロ波の定在波
としてはＴＭ又はＴＥモードとして知られているように
多数が混在するため、導波管３と円筒型空胴共振器４の
結合部８における空胴の開口が導波管３のサイズと同じ
のとき、図７模式図に示すように、放電に作用するマイ
クロ波の電界べクトル９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。従って、放電管１全体のレーザー媒質ガスを放電励
起できないことと、放電の電界が放電管１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、レーザー出力及び
発振効率が低いなどの欠点がある。また放電プラズマの
発生によって、マイクロ波回路としての負荷が大きく変
動するため、放電が不安定となるなどの欠点がある。
円筒型空胴共振器４内で形成しうるマイクロ波の定在波
としてはＴＭ又はＴＥモードとして知られているように
多数が混在するため、導波管３と円筒型空胴共振器４の
結合部８における空胴の開口が導波管３のサイズと同じ
のとき、図７模式図に示すように、放電に作用するマイ
クロ波の電界べクトル９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。従って、放電管１全体のレーザー媒質ガスを放電励
起できないことと、放電の電界が放電管１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、レーザー出力及び
発振効率が低いなどの欠点がある。また放電プラズマの
発生によって、マイクロ波回路としての負荷が大きく変
動するため、放電が不安定となるなどの欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、円筒型空胴共振器内で
多様なマイクロ波電磁界モードの中からレーザー発振に
適するＴＭ010 モードだけで放電管内のレーザー媒質ガ
ス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マイクロ波励起気体レーザー装
置を提供することを目的とする。
事情に鑑みて提案されたもので、円筒型空胴共振器内で
多様なマイクロ波電磁界モードの中からレーザー発振に
適するＴＭ010 モードだけで放電管内のレーザー媒質ガ
ス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マイクロ波励起気体レーザー装
置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、筒
状の空胴共振器と、マイクロ波発振器と、上記マイクロ
波発振器で発振されたマイクロ波を伝播させる導波管
と、上記導波管に接続されマイクロ波を上記空胴共振器
に導入する同軸管と、上記空胴共振器へ軸方向に挿入さ
れた放電管と、上記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具えたマイクロ波励起気体レーザ
ー装置において、上記同軸管の外導体が上記空胴共振器
と接続され、かつ上記同軸管の内導体と外導体とが接続
されて回転可能なループ状アンテナに形成されたこと
と、筒状の空胴共振器と、マイクロ波発振器と、上記マ
イクロ波発振器で発振されたマイクロ波を伝播させる導
波管と、上記導波管に接続されマイクロ波を上記空胴共
振器に導入する同軸管と、上記空胴共振器へ軸方向に挿
入された放電管と、上記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具えたマイクロ波励起気体レ
ーザー装置において、上記同軸管の外導体が上記空胴共
振器と接続され、かつ上記同軸管の内導体が上記空胴共
振器内への挿入量調節可能なプローブ状アンテナに形成
されたこととを、それぞれ特徴とする。
状の空胴共振器と、マイクロ波発振器と、上記マイクロ
波発振器で発振されたマイクロ波を伝播させる導波管
と、上記導波管に接続されマイクロ波を上記空胴共振器
に導入する同軸管と、上記空胴共振器へ軸方向に挿入さ
れた放電管と、上記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具えたマイクロ波励起気体レーザ
ー装置において、上記同軸管の外導体が上記空胴共振器
と接続され、かつ上記同軸管の内導体と外導体とが接続
されて回転可能なループ状アンテナに形成されたこと
と、筒状の空胴共振器と、マイクロ波発振器と、上記マ
イクロ波発振器で発振されたマイクロ波を伝播させる導
波管と、上記導波管に接続されマイクロ波を上記空胴共
振器に導入する同軸管と、上記空胴共振器へ軸方向に挿
入された放電管と、上記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具えたマイクロ波励起気体レ
ーザー装置において、上記同軸管の外導体が上記空胴共
振器と接続され、かつ上記同軸管の内導体が上記空胴共
振器内への挿入量調節可能なプローブ状アンテナに形成
されたこととを、それぞれ特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明マイクロ波励起気体レーザー装置におい
ては、導波管と筒状の空胴共振器の結合部に同軸管を設
置し、空胴共振器内にループ状又はプローブ状のアンテ
ナを挿入し、ループ面と空胴共振器の軸方向の角度又は
空胴共振器内のプローブ挿入長を調節することによって
マイクロ波を効率良く空胴共振器内に透過させる。この
結果、空胴共振器内部に形成するマイクロ波の電磁界モ
ードを特定化し、ＴＭ010 モードの形成を容易化するこ
とで、空胴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
内のレーザー媒質ガス全体を放電励起させることができ
る。なお上記調節を行うことにより、空胴共振器内部へ
の透過マイクロ波パワーが制御できるため、放電管内の
プラズマ密度の変動に起因する負荷変動を抑制すること
ができる。
ては、導波管と筒状の空胴共振器の結合部に同軸管を設
置し、空胴共振器内にループ状又はプローブ状のアンテ
ナを挿入し、ループ面と空胴共振器の軸方向の角度又は
空胴共振器内のプローブ挿入長を調節することによって
マイクロ波を効率良く空胴共振器内に透過させる。この
結果、空胴共振器内部に形成するマイクロ波の電磁界モ
ードを特定化し、ＴＭ010 モードの形成を容易化するこ
とで、空胴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
内のレーザー媒質ガス全体を放電励起させることができ
る。なお上記調節を行うことにより、空胴共振器内部へ
の透過マイクロ波パワーが制御できるため、放電管内の
プラズマ密度の変動に起因する負荷変動を抑制すること
ができる。
【０００７】
【実施例】本発明マイクロ波励起気体レーザー装置の実
施例を図面について説明すると、図１はループ状アンテ
ナを形成した第１実施例の正面断面図、図２は同上にお
ける円筒型空胴共振器の側面図、図３は同上におけるマ
イクロ波電磁界モードの模式図、図４はプローブ状アン
テナを形成した第２実施例における円筒型空胴共振器の
側面図である。
施例を図面について説明すると、図１はループ状アンテ
ナを形成した第１実施例の正面断面図、図２は同上にお
ける円筒型空胴共振器の側面図、図３は同上におけるマ
イクロ波電磁界モードの模式図、図４はプローブ状アン
テナを形成した第２実施例における円筒型空胴共振器の
側面図である。
【０００８】第１実施例の図１及び図２において、図５
及び図６と同一部材には同一符号を付しており、導波管
３と円筒型空胴共振器４（内径8.6 cm，長さ２０cm）の
結合部８に取り付けた同軸管１０の外導体１０ａの一部
と内導体１０ｂを導体で接触させて、円筒型空胴共振器
４内に挿入したループ状アンテナ１１を形成し、このル
ープ状アンテナ１１のループ面と円筒型空胴共振器４の
軸方向の角度を表１に示すパラメーターとして実験を行
った。
及び図６と同一部材には同一符号を付しており、導波管
３と円筒型空胴共振器４（内径8.6 cm，長さ２０cm）の
結合部８に取り付けた同軸管１０の外導体１０ａの一部
と内導体１０ｂを導体で接触させて、円筒型空胴共振器
４内に挿入したループ状アンテナ１１を形成し、このル
ープ状アンテナ１１のループ面と円筒型空胴共振器４の
軸方向の角度を表１に示すパラメーターとして実験を行
った。
【表１】
【０００９】ループ状アンテナ１１のループ面角度が５
°のとき、円筒型空胴共振器４内の電磁界強度は図３に
示す電界べクトル９からわかるように、放電管１の軸方
向に一定となるため、円筒型空胴共振器４内の放電管１
全体が均一に放電する。このループ面角度では円筒型空
胴共振器４に対してマイクロ波発振器２へのマイクロ波
の反射がほぼ０となり、マイクロ波が効率良く円筒型空
胴共振器４内に伝送ささていることがわかる。炭酸ガス
レーザー媒質ガスを対象として、種々のループ面角度で
得られたレーザー出力及び発振効率は表１に示す通りで
ある。
°のとき、円筒型空胴共振器４内の電磁界強度は図３に
示す電界べクトル９からわかるように、放電管１の軸方
向に一定となるため、円筒型空胴共振器４内の放電管１
全体が均一に放電する。このループ面角度では円筒型空
胴共振器４に対してマイクロ波発振器２へのマイクロ波
の反射がほぼ０となり、マイクロ波が効率良く円筒型空
胴共振器４内に伝送ささていることがわかる。炭酸ガス
レーザー媒質ガスを対象として、種々のループ面角度で
得られたレーザー出力及び発振効率は表１に示す通りで
ある。
【００１０】次に第２実施例の図４において、この場合
は、円筒型空胴共振器４の端面から同軸管１０の内導体
１０ｂのみを空胴内に挿入してプローブ状アンテナ１２
を形成しており、プローブ挿入長を表１に示すパラメー
ターとして実験を行ったところ、プローブ挿入長を５mm
で最も性能が良い結果が得られた。
は、円筒型空胴共振器４の端面から同軸管１０の内導体
１０ｂのみを空胴内に挿入してプローブ状アンテナ１２
を形成しており、プローブ挿入長を表１に示すパラメー
ターとして実験を行ったところ、プローブ挿入長を５mm
で最も性能が良い結果が得られた。
【００１１】一方、導波管３と円筒型空胴共振器４の結
合部８にアンテナを設けない従来の場合のレーザー出力
及び発振効率を、参考のため表１に示すと、放電管１軸
方向に電界が一定とならず放電は不均一となり、レーザ
ー出力及び発振効率は低い。
合部８にアンテナを設けない従来の場合のレーザー出力
及び発振効率を、参考のため表１に示すと、放電管１軸
方向に電界が一定とならず放電は不均一となり、レーザ
ー出力及び発振効率は低い。
【００１２】かくして、このような装置によれば、円筒
型空胴共振器４内に設置した放電管１軸方向にレーザー
媒質ガスの均一な放電を発生させることができ、放電管
１内のレーザー媒質ガスの放電励起を有効に行うことが
できる。
型空胴共振器４内に設置した放電管１軸方向にレーザー
媒質ガスの均一な放電を発生させることができ、放電管
１内のレーザー媒質ガスの放電励起を有効に行うことが
できる。
【００１３】
【発明の効果】要するに本発明によれば、筒状の空胴共
振器と、マイクロ波発振器と、上記マイクロ波発振器で
発振されたマイクロ波を伝播させる導波管と、上記導波
管に接続されマイクロ波を上記空胴共振器に導入する同
軸管と、上記空胴共振器へ軸方向に挿入された放電管
と、上記放電管の両端側に配置されたミラーよりなる光
共振器とを具えたマイクロ波励起気体レーザー装置にお
いて、上記同軸管の外導体が上記空胴共振器と接続さ
れ、かつ上記同軸管の内導体と外導体とが接続されて回
転可能なループ状アンテナに形成されたことと、筒状の
空胴共振器と、マイクロ波発振器と、上記マイクロ波発
振器で発振されたマイクロ波を伝播させる導波管と、上
記導波管に接続されマイクロ波を上記空胴共振器に導入
する同軸管と、上記空胴共振器へ軸方向に挿入された放
電管と、上記放電管の両端側に配置されたミラーよりな
る光共振器とを具えたマイクロ波励起気体レーザー装置
において、上記同軸管の外導体が上記空胴共振器と接続
され、かつ上記同軸管の内導体が上記空胴共振器内への
挿入量調節可能なプローブ状アンテナに形成されたこと
とにより、円筒型空胴共振器内で多様なマイクロ波電磁
界モードの中からレーザー発振に適するＴＭ010 モード
だけで放電管内のレーザー媒質ガス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
るマイクロ波励起気体レーザー装置を得るから、本発明
は産業上極めて有益なものである。
振器と、マイクロ波発振器と、上記マイクロ波発振器で
発振されたマイクロ波を伝播させる導波管と、上記導波
管に接続されマイクロ波を上記空胴共振器に導入する同
軸管と、上記空胴共振器へ軸方向に挿入された放電管
と、上記放電管の両端側に配置されたミラーよりなる光
共振器とを具えたマイクロ波励起気体レーザー装置にお
いて、上記同軸管の外導体が上記空胴共振器と接続さ
れ、かつ上記同軸管の内導体と外導体とが接続されて回
転可能なループ状アンテナに形成されたことと、筒状の
空胴共振器と、マイクロ波発振器と、上記マイクロ波発
振器で発振されたマイクロ波を伝播させる導波管と、上
記導波管に接続されマイクロ波を上記空胴共振器に導入
する同軸管と、上記空胴共振器へ軸方向に挿入された放
電管と、上記放電管の両端側に配置されたミラーよりな
る光共振器とを具えたマイクロ波励起気体レーザー装置
において、上記同軸管の外導体が上記空胴共振器と接続
され、かつ上記同軸管の内導体が上記空胴共振器内への
挿入量調節可能なプローブ状アンテナに形成されたこと
とにより、円筒型空胴共振器内で多様なマイクロ波電磁
界モードの中からレーザー発振に適するＴＭ010 モード
だけで放電管内のレーザー媒質ガス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
るマイクロ波励起気体レーザー装置を得るから、本発明
は産業上極めて有益なものである。
【図１】本発明マイクロ波励起気体レーザー装置のルー
プ状アンテナを形成した第１実施例の正面断面図であ
る。
プ状アンテナを形成した第１実施例の正面断面図であ
る。
【図２】同上における円筒型空胴共振器の側面図であ
る。
る。
【図３】同上におけるマイクロ波電磁界モードの模式図
である。
である。
【図４】プローブ状アンテナを形成した第２実施例にお
ける円筒型空胴共振器の側面図である。
ける円筒型空胴共振器の側面図である。
【図５】従来のマイクロ波励起気体レーザー装置の正面
断面図である。
断面図である。
【図６】同上における円筒型空胴共振器の側面図であ
る。
る。
【図７】同上におけるマイクロ波電磁界モードの模式図
である。
である。
１ 放電管 ２ マイクロ波発振器 ３ 導波管 ４ 円筒型空胴共振器 ５ 全反射ミラー ６ 出力ミラー ７ レーザー光 ８ 結合部 ９ 電界べクトル 10 同軸管 10a 外導体 10b 内導体 11 ループ状アンテナ 12 プローブ状アンテナ
【式１】
Claims (2)
- 【請求項１】 筒状の空胴共振器と、マイクロ波発振器
と、上記マイクロ波発振器で発振されたマイクロ波を伝
播させる導波管と、上記導波管に接続されマイクロ波を
上記空胴共振器に導入する同軸管と、上記空胴共振器へ
軸方向に挿入された放電管と、上記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具えたマイクロ波
励起気体レーザー装置において、上記同軸管の外導体が
上記空胴共振器と接続され、かつ上記同軸管の内導体と
外導体とが接続されて回転可能なループ状アンテナに形
成されたことを特徴とするマイクロ波励起気体レーザー
装置。 - 【請求項２】 筒状の空胴共振器と、マイクロ波発振器
と、上記マイクロ波発振器で発振されたマイクロ波を伝
播させる導波管と、上記導波管に接続されマイクロ波を
上記空胴共振器に導入する同軸管と、上記空胴共振器へ
軸方向に挿入された放電管と、上記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具えたマイクロ波
励起気体レーザー装置において、上記同軸管の外導体が
上記空胴共振器と接続され、かつ上記同軸管の内導体が
上記空胴共振器内への挿入量調節可能なプローブ状アン
テナに形成されたことを特徴とするマイクロ波励起気体
レーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23558291A JP2871217B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | マイクロ波励起気体レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23558291A JP2871217B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | マイクロ波励起気体レーザー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555676A true JPH0555676A (ja) | 1993-03-05 |
| JP2871217B2 JP2871217B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=16988133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23558291A Expired - Fee Related JP2871217B2 (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | マイクロ波励起気体レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2871217B2 (ja) |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP23558291A patent/JP2871217B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2871217B2 (ja) | 1999-03-17 |
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