JPH0593063U

JPH0593063U - レーザ発振装置

Info

Publication number: JPH0593063U
Application number: JP3830392U
Authority: JP
Inventors: 浩二北川
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1992-05-13
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ発振装置において、放電空間の広がり
を抑える。【構成】内部に絶縁性ガスが封入されているガラス管
２１を金属電極３の近傍に配管する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高周波放電励起方式のレーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図７は従来のレーザ発振装置の一例を示す断面図である。矩形断面の真空容器１０の内部の下方には熱交換器１１と送風機１２が配設され、上方には電極部１４が配設されている。図８は電極部１４の詳細を示す図である。なお、電極部１４は上下対称構造のため上側のみ説明する。取付板７の下面に絶縁材２がボルト６により取付けられている。そして、絶縁材２の下部には金属電極３と金属電極３より大面積の誘電体１が接着材４を介して固着されている。また、水冷用金属パイプ５が取付板７及び絶縁材２を貫装し、接着材４及び金属電極３に接するように配管されている。

【０００３】このような構成において、その動作を以下説明する。真空容器１０内部は４５〜６０ｔｏｒｒの圧力でレーザ媒質ガス（Ｈｅ、Ｎ_２、ＣＯ_２の混合ガス）が満たされている。図示しない高周波電源から供給される高電圧が金属電極３に印加されると、放電空間９に安定した放電が生成される。この放電により励起されたＣＯ_２ガス分子の誘導放出作用と、全反射鏡及び半透過鏡を用いた光共振器の作用とにより光路１３ａ、１３ｂを通るレーザ光が得られる。また、放電により加熱されたレーザ媒質ガスは送風機１２により整流ダクト１５で形成されるガス循環路１６内を図示矢印方向（ＧａｓＦｌｏｗ）に循環され、熱交換器１１で冷却された後に再度放電に使用される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来のレーザ発振装置では、例えば絶縁材として比誘電率３のマイカ集積材を、誘電体として比誘電率３の石英板ガラスを、接着材として比誘電率４．３のシリコーンを使用し、電極間距離３０ｍｍ、圧力５０ｔｏｒｒの条件下で２ＭＨｚの高周波電圧を印加した場合、金属電極長５０ｍｍに対し放電空間長が約１００ｍｍと広がる。このため以下の問題がある。１．放電空間と、周囲のＧＮＤ電位である金属部分とは十分な絶縁距離を保つ必要がある。従って、レーザ発振装置自体が大型化する。２．金属電極を水冷しているため誘電体の金属電極直下部分の冷却は十分であるが、誘電体の端部の冷却が不十分となる。従って、誘電体の端部で相当の温度上昇があり、その部分の特性が劣化する。本考案は上述した事情から成されたものであり、本考案の目的は、放電空間の広がりを抑えることができるレーザ発振装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、一対の金属電極間で放電を起すことによりレーザ光を得る高周波放電励起方式のレーザ発振装置に関するものであり、本考案の上記目的は、内部に絶縁性ガスが封入されているガラス管を前記金属電極の近傍に配管し、又は前記金属電極と同電位の電界平滑用電極を前記金属電極の近傍に配設することによって達成される。

【０００６】

【作用】

本考案にあっては、絶縁材内部を流れる電流を抑制し、または絶縁材内部の電界強度を抑制するようにしているので、放電空間の広がりを抑えることができる。

【０００７】

【実施例】

図１は本考案のレーザ発振装置の電極部の第１の例を図８に対応させて示す図であり、同一構成箇所は同符号を付して説明を省略する。なお、電極部は上下対称構造のため上側のみ説明する。金属電極３の両側の絶縁材２の内部には、内部にガスが封入されているガラス管２１が接着材２２を介して配管されている。ガラス管２１の内部に封入するガスとしては、絶縁破壊電圧の高いものでかつ比誘電率が１に近いものであれば良く、例えば空気、Ｎ_２、ＣＯ_２、Ｆ、Ａｒ等が使用できる。また、ガス圧力は放電が発生しない程度で良く、０．５気圧〜数気圧程度の範囲内である。

【０００８】図３及び図４は第１の本考案及び従来のレーザ発振装置の放電域の電界の等電位線をコンピュータシミュレーションにより計算して表わした図である。ａｂｆｅ及びｈｇｃｄで囲まれた絶縁材２の領域は比誘電率３であり、ｅｆｇｈで囲まれた放電空間の領域は比誘電率１である。また、ガラス管２１の内部には比誘電率１のガスが封入されており、ガラス管２１の内部では放電が起きないとする。そして、上側の金属電極３に＋２０００Ｖ、下側の金属電極３に−２０００Ｖ設定し、辺ａｂｃｄをＧＮＤ電位と設定する。両者の等電位線はほとんど相違がないので、図４のＢＢ′に流れる電流を１とした場合に図３のＡＡ′に流れる電流は、ガラス管２１の内部の比誘電率が１であるため０．３となる。従って、図３のＦ部に発生する放電電流は図４のＧ部に発生する放電電流の０．３倍となる。

【０００９】図２は本考案のレーザ発振装置の電極部の第２の例を図８に対応させて示す図であり、同一構成箇所は同符号を付して説明を省略する。なお、電極部は上下対称構造のため上側のみ説明する。金属電極３の両側であって高電圧電位部とＧＮＤ電位部の中間の位置の絶縁材２の内部には、棒状の電界平滑用電極２３が接着材２４を介して配設されている。電界平滑用電極２３は金属電極３と同電位とするため、絶縁材２の内部若しくは外部で電気的に接続されている。なお、電界平滑用電極２３の形状は、電界を均等とするために異電位部の方向に突起がない形状であれば特に制限はなく、丸棒、角棒等で良い。

【００１０】図５及び図６は第２の本考案及び従来のレーザ発振装置の放電域の電界をコンピュータシミュレーションにより計算して表わした図である。ａｂｆｅ及びｈｇｃｄで囲まれた絶縁材２の領域は比誘電率３であり、ｅｆｇｈで囲まれた放電空間の領域は比誘電率１である。そして、上側の金属電極３に＋２０００Ｖ、下側の金属電極３に−２０００Ｖ設定し、辺ａｂｃｄをＧＮＤ電位と設定する。放電は定電圧負荷のため放電電流を抑制する効果はなく、絶縁材２の内部に発生する電界強度（電圧）が放電電流を抑制する。このため絶縁材２の内部に発生する電界強度により放電空間が決ると考えられる。図６のＥＥ′上の電界強度とＤＤ′ 上の電界強度は約７０Ｖ／ｍｍと同じであるため、Ｊ部とＫ部には同様の放電が起る。これに対し、図５のＣＣ′上の電界強度は約５２．５Ｖ／ｍｍであるため、Ｉ部の放電電流はＨ部の放電電流の７５％程度に軽減される。

【００１１】

【考案の効果】

以上のように本考案のレーザ発振装置によれば、放電空間の広がりを抑制することが可能なため、放電空間を小さく設計してレーザ発振装置自体の小型化を図ることができると共に、誘電体の端部での温度上昇を抑制してその部分の特性の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のレーザ発振装置の電極部の第１の例を
示す図である。

【図２】本考案のレーザ発振装置の電極部の第２の例を
示す図である。

【図３】第１の本考案装置における放電域の電界を示す
図である。

【図４】図３と対比させる従来装置における放電域の電
界を示す図である。

【図５】第２の本考案装置における放電域の電界を示す
図である。

【図６】図５と対比させる従来装置における放電域の電
界を示す図である。

【図７】従来のレーザ発振装置の一例を示す図である。

【図８】従来のレーザ発振装置の電極部の一例を示す図
である。

【符号の説明】

２１ガラス管２２、２４接着材２３電界平滑用電極

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一対の金属電極間で放電を起すことによ
りレーザ光を得る高周波放電励起方式のレーザ発振装置
において、内部に絶縁性ガスが封入されているガラス管
を前記金属電極の近傍に配管したことを特徴とするレー
ザ発振装置。
【請求項２】一対の金属電極間で放電を起すことによ
りレーザ光を得る高周波放電励起方式のレーザ発振装置
において、前記金属電極と同電位の電界平滑用電極を前
記金属電極の近傍に配設したことを特徴とするレーザ発
振装置。