JPH0610712Y2 - Ｔｅａ型レ−ザ装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案はＴＥＡ（Transversely Excited Atmospheric p
ressure）型レーザ装置に関し、特に放電チェンバの両
端に直接レーザミラー対を有するＴＥＡ型レーザ装置に
関する。

従来技術 従来、ＴＥＡ型レーザ装置において、放電チェンバには
ガラスエポキシやアクリルなどの絶縁性の樹脂が用いら
れており、また、ＥＭＩ（electromagnetic inductio
n）対策や耐久性などの理由により、レーザ放電管とし
て金属チェンバも多く利用されている。この金属チェン
バの形状には円筒や直方体の形状のものがある。

この円筒または直方体の形状が放電チェンバでは、いず
れの形状のものであっても、放電チェンバの内部にある
放電電極や、レーザガスを循環させるめの循環ファンか
ら発生される熱のため上部が熱せられる。

たとえば、循環ファンが１個２５Ｗの軸流ファンで、こ
の軸流ファンが５個用いられているとすると、計１２５
Ｗの熱量が発生する。この熱量を放電チェンバ内部に設
置された適当な熱交換器を用いて、そのほとんどの熱を
奪い取ったとしても、放電チェンバ外部の雰囲気の温度
の違いや、熱源である軸流ファンや放電電極の配置によ
り、熱伝導効率のよい金属チェンバでも上部と下部とに
は数℃程度の温度差が生ずる。

放電チェンバ内の最大の熱源である軸流ファンを用いず
に、軸流ファンのかわりにモータ駆動部を放電チェンバ
の外部に設置するクロスフローファンなどを用いたとし
ても、外部にあるモータ駆動部から生ずる熱が放電チェ
ンバを覆っている筐体内の上部に残る。

通常、筐体内部は熱がこもらないように循環ファンなど
が設置されているが、相当大規模な空調システムにしな
いかぎり、どうしても筐体内部の上部と下部とでは数℃
以上の温度差が生ずる。このとき、金属チェンバは熱伝
導率が良いので筐体内部の熱を吸収し、やはり、金属チ
ェンバの上部と下部との間に温度差が生ずる。このた
め、この温度差により光共振器の安定性を著しく低下さ
せるという欠点がある。

全反射鏡としてＲ＝１５ｍ、出力鏡としてＲ＝∞の曲率
を有する共振ミラーを有する構成で、約１ｍの光共振器
長をもつＴＥＡＣｏ_２レーザの場合、主放電の放電方向
をミラージンバルの垂直方向としたとき、ミラージンバ
ルがその方向に約±２０μrad回転することにより、そ
の方向のビームパターンが約１０％縮小することが確認
された。この２０μredという数字は、たとえば、金属
チェンバに線膨脹率が２３．２×１０^-6deg^-1であるア
ルミニウムを用いたとすると、約１℃の温度差により生
じた数字であることがわかる。

上述のように、ＴＥＡＣｏ_２レーザの場合には厳しい光
共振器の安定度が必要とされるため、これまでは金属チ
ェンバの両端を光共振器とせずに、この金属チェンバの
外部にインバーロッドなどの膨脹率の小さな材質で光共
振器間隔を固定し、光共振器の安定度を保持している。

しかしながら、これはレーザ発振器の構成を複雑にする
とともに、光共振器間隔を固定するためのロッドが金属
チェンバのまわりに存在するため、レーザチェンバ内の
保守部品を交換する場合の障害となることが少なくな
く、レーザ発振器の保守を困難にしていた。

考案の目的 本考案は上記のような従来のものの欠点を除去すべくな
されたもので、光共振器の安定性を高くするとともに、
保守を容易に行うことができるＴＥＡ型レーザ装置の提
供を目的とする。

考案の構成 本考案によるＴＥＡ型レーザ装置は、ＴＥＡ型レーザに
おけるパルス整形回路の一部を構成しかつ直方体の形状
で金属製の放電チェンバと、前記放電チェンバに設けら
れかつ前記レーザ共振器の光軸方向に沿った前記直方体
の４か所の角に設けられて一定温度に保たれた冷却水を
循環する冷却水流路と、前記放電チェンバの相対する１
対の面上に設置されかつレーザ共振器を構成するレーザ
ミラー対とを有することを特徴とする。

実施例 次に、本考案の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本考案の一実施例の構成を示す図である。第１
図（ａ）は本考案の一実施例の正面図、（ｂ）は（ａ）
の右側面図、（ｃ）は（ａ）の左側面図、（ｄ）は
（ａ）の平面図、（ｅ）は（ａ）の底面図である。

これらの図において、金属製の放電チェンバ１には光共
振器を構成するミラージンバル２，３が取付けられてお
り、また、放電チェンバ１には図示せぬ主放電電極の取
出口４と、図示せぬレーザガス循環ファンおよび図示せ
ぬ熱交換器の取出口５と、主放電電極の陰極６と、陰極
６を絶縁するための絶縁板７と、主放電電極の主放電を
目視するための窓８とが設けられている。さらに、放電
チェンバ１内の四隅には、温度制御された冷却水または
冷却油を循環させる冷却路９-1〜９-4（冷却路９-3，９
-4は図示せず）が夫々設けられている。

ここで、窓８と取出口５とは同じ大きさであり、取出口
４と絶縁板７とは同じ大きさである。また、冷却路９-1
〜９-4に冷却水を循環させる場合は、抵抗が１ＭΩ／cm
以上ある純水を使用する。

放電チェンバ１の材料としてはアルミニウムやステンレ
ス、あるいは鉄などの熱伝導性のよい素材を選び、適当
な場所を冷却して放電チェンバ１内の温度制御を行うよ
うにすることによって、放電チェンバ１自身を光共振器
として用いても、その安定度は繰返し速度や放電入力電
力、および放電チェンバ外部の雰囲気の温度にかかわら
ず一定となる。

放電チェンバ１の夫々対向する各面に設けられている主
放電電極の取出口４と陰極６を絶縁するための絶縁板７
とは同じ大きさになるように、また、レーザガス循環フ
ァンおよび熱交換器の取出口５と主放電電極の主放電を
目視するための窓８とは同じ大きさになるように放電チ
ェンバ１を設計するようにすることによって、若干の温
度変化でも放電チェンバ１のねじれが最小となるように
することができる。

放電チェンバ１内の各隅で循環されている冷却水は、±
１℃以下に温度制御されている。

光共振器長が約１ｍ、放電チェンバ１の高さが0.25ｍ、
幅が0.4ｍの構成において、ミラージンバル２，３の安
定度は±５μrad以下に抑えることができる。

この程度に安定度を抑えることができれば、レーザ光の
パターンの変化はほとんど認められず、レーザマーカな
どの光源として十分に耐え得るレーザ発振器となる。

第２図は本考案の他の実施例の構成を示す構成図であ
る。図において、放電チェンバ１にはレーザミラー１
０，１１を取付けるためのミラージンバル２，３の間に
ミラージンバル２，３を固定するための固定フランジ１
２，１３が直接溶接されている。また、放電チェンバ１
内には本考案の一実施例と同様に冷却路９-1〜９-4が設
けられている。

本考案の他の実施例では、放電チェンバ１の面上に直接
溶接された固定フランジ１２，１３夫々のミラージンバ
ル２，３の接触面における平行度が１／１０程度の精度
（図において「//0.1Ａ−Ａ」で表示）になるようにす
ることによって、組立時あるいはメンテナンス時にミラ
ージンバル２，３を放電チェンバ１に取付ける場合、容
易にアライメント可能となる。

すなわち、固定フランジ１２，１３とミラージンバル
２，３との間隙がシックネスゲージなどで一定の距離に
なるように設定することによって、簡単にベストアライ
メントに近い状態とすることが可能となる。従来のよう
に、アライメントするためのHe−Neなどのレーザや治具
は全く不要となる。

第３図は本考案の一実施例および他の実施例の一部を利
用するパルス整形回路の構成を示す構成図である。図に
おいて、放電チェンバ１は筐体１７に絶縁体１５，１６
を介して取付けられている。また、本考案の一実施例お
よび他の実施例の一部を利用するパルス整形回路はスト
レージキャパシタ１８と、スタートスイッチ１９と、放
電抵抗２０と、ＨＶ電源２１と、陰極端子２２とにより
構成されている。

放電チェンバ１に金属を用いているため、主放電電極間
に放電するためのパルス整形回路にこの放電チェンバ１
の一部を利用することが可能となっている。すなわち、
放電チェンバ１に用いられている熱伝導性のよい金属は
物理的に比抵抗も小さく、放電チェンバ１は高周波の電
流を流すのに適した十分に広い表面積を有しているた
め、パルス整形回路の一部として十分に使用可能となっ
ている。

従来のように、主放電電極の陽極から直接幅の広い銅板
などでパルス整形回路を組むと、パルス整形回路を構成
する他の回路部品がこの銅板により囲まれてしまい、メ
ンテナンスを行うのが大変面倒であった。これは本考案
の一実施例および他の実施例の一部を利用してパルス整
形回路を構成するようにすることによって、従来より幅
の狭い銅板２３でパルス整形回路を組むことができ、主
放電電極の陽極から直接幅の広い銅板などでパルス整形
回路を組むことなく実現することができる。したがっ
て、消耗部品である主放電電極の交換も銅板２３を取外
すことなく行うことができ、放電チェンバ１の保守が大
変容易となる。

さらに、放電チェンバ１の主放電電極の陰極６と陰極端
子２２との接続はバネを用いて接触させているため、主
放電電極の交換は主放電電極の陽極１４のフランジ面を
外すことにより容易に行うことができる。

尚、放電チェンバ１の内部を冷却するために純水や冷却
油などの絶縁度の高い冷却媒体を用いているが、これは
パルス整形回路が１つの回路で閉じるようにするためで
ある。仮に、放電チェンバ１を絶縁体１５，１６を介す
ることなく筐体１７に取付け、絶縁度の低い液体を冷却
媒体として用いた場合、筐体１７のアースに高周波電流
が流れ、発振器内部あるいはこのアースに接続されてい
る他の制御機器に誤動作や破壊をもたらす。

このように、直方体の形状を有する金属製の放電チェン
バ１内の四隅にレーザ光の光軸と平行に、純水や冷却油
などの冷却液を循環させる冷却路９-1〜９-4を設けるよ
うにすることによって、光共振器の安定性を高くすると
ともに、保守を容易に行うことができる。

尚、本考案の一実施例と他の実施例とにおいて、放電チ
ェンバ１を金属製としたが、樹脂製の放電チェンバでも
内部に純水や冷却油などの冷却液を循環させる冷却路を
設けることによって、光共振器の安定性を高くすること
ができることは明白であり、これに限定されない。

考案の効果 以上説明したように本考案によれば、放電チェンバ内に
冷却液を循環させるようにすることによって、光共振器
の安定性を高くするとともに、保守を容易に行うことが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成を示す図、第２図は本
考案の他の実施例の構成を示す構成図、第３図は本考案
の一実施例および他の実施例の一部を利用するパルス整
形回路の構成を示す構成図である。 主要部分の符号の説明 １……放電チェンバ ４……主放電電極の取出口 ５……レーザガス循環ファンおよび熱交換器の取出口 ７……絶縁板 ８……主放電電極の主放電を目視するための窓 ９-1〜９-4……冷却路、２２……陰極端子 １２，１３……固定フランジ １５，１６……絶縁体、２３……銅板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ＴＥＡ型レーザにおけるパルス整形回路の
   一部を構成しかつ直方体の形状で金属製の放電チェンバ
   と、前記放電チェンバに設けられかつ前記レーザ共振器
   の光軸方向に沿った前記直方体の４か所の角に設けられ
   て一定温度に保たれた冷却水を循環する冷却水流路と、
   前記放電チェンバの相対する１対の面上に設置されかつ
   レーザ共振器を構成するレーザミラー対とを有すること
   を特徴とするＴＥＡ型レーザ装置。