JPH0613679A - ガスレーザ発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電体電極を使用した場合でも、レーザ発振
効率の向上を実現できるようにする。 【構成】 放電空間１４を挟んで第１の誘電体電極１
２、第２の誘電体電極１３が対向配置される。各誘電体
電極１２、１３は、レーザガス流と直交した方向（紙面
と直交した方向）に長尺な形状の電極部１２ａ、１３ａ
と、この電極部１２ａを包囲する誘電体製の矩形容器状
外殻部１２ｂ、１３ｂとより成る。外殻部１２ｂ、１３
ｂには、電極部１２ａ、１３ａの両側に夫々空間部を形
成し、これら空間部を比誘電率が小なる容量結合抑制部
１２ｅ、１２ｆ、１３ｅ、１３ｆとして構成している。
この構成の結果、電極部１２ａ、１３ａ間に高周波電圧
を印加した場合でも、放電が電極部１２ａ、１３ａの両
側へ分散することが抑制され、レーザ発振効率が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極間に高周波電圧を
印加して放電を行わせることによりレーザ光を発振させ
るガスレーザ発振器、特には誘電体電極を利用すること
によって放電空間での電力密度の均一化を図るようにし
たガスレーザ発振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３には、この種のレーザ発振器の概
略構成を示す。この図１３において、一対の誘電体電極
１は、レーザガスが矢印Ａで示す方向に循環する放電空
間２を挟んで対向するように配置される。上記誘電体電
極１は、レーザガス流と直交した方向（紙面と直交した
方向）に長尺な形状の電極部３を誘電体製の外殻部４に
より覆うことにより構成されている。このように構成さ
れた所謂横流形のレーザ発振器においては、電極部３間
に高周波電源５から高周波電圧が印加されると、放電空
間２を流れるレーザガスが励起されてレーザ光が紙面に
対し直交した方向に発生する。この場合、電極部３の周
囲には誘電体製の外殻部４が存在するから、放電空間２
での電力密度が均一化されるようになり、一様な放電を
形成できて安定したレーザ出力が得られるようになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】レーザ発振効率を向上
させるためには、電極部３間に印加するの高周波電圧の
の周波数を高くする必要がある。ところが、高周波電源
５の出力周波数を高めた場合には、電極部３を覆うよう
に設けられた誘電体製の外殻部４を介した容量結合に起
因して、放電が電極部３の両側へ不要に分散することに
なり、結果的に、高周波電源５の出力周波数を高めたに
も拘らずレーザ発振効率を十分に向上させることが困難
になり、場合によっては所期の目的に反してレーザ発振
効率の低下を招く虞すらある。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、誘電体電極を用いた構成のものであ
りながら、レーザ発振効率の向上を実現できるようにな
るガスレーザ発振器を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、電極部の周囲に誘電体製の外殻部を設けて
成る少なくとも一対の誘電体電極をレーザガスが循環す
る放電空間を挟んだ状態で配置し、上記電極部間に高周
波電圧を印加するようにしたガスレーザ発振器におい
て、前記誘電体電極における前記電極部の両側に前記外
殻部より比誘電率が小なる容量結合抑制部を設ける構成
としたものである。

【０００６】この場合、前記容量結合抑制部を、前記誘
電体製の外殻部内を仕切壁で区切ることにより形成した
空間部によって構成することができる。

【０００７】さらに、前記外殻部を仕切壁により仕切る
ことによって前記電極部を収納するための電極収納室を
形成し、この電極収納室内に冷却用媒体を流通させる構
成とすることもできる。

【０００８】また、このように電極収納室を形成する場
合においては、外殻部内に、電極収納室とシール部材を
介して隣接する空気室を形成し、電極収納室内に存する
電極部の端部を上記シール部材を貫通させて空気室内に
突出させる構成とすることもでき、さらに、このような
構成を採用する場合には、空気室内に突出された電極部
の端部を、その空気室内で電源用リード線に接続する構
成としても良い。

【０００９】加えて、外殻部を容器状に形成した上で、
その外殻部の内壁にパイプ状の電極部を添設することに
より、その電極部の周囲に形成される空間部を容量結合
抑制部として機能させ、前記電極部内に冷却用媒体を流
通させる構成とすることもできる。

【００１０】さらに、外殻部における前記放電空間に臨
む面を、その放電空間でのレーザガスの流れ沿った平面
形状となるように構成することもできる。

【００１１】また、容量結合抑制部と誘電体製外殻部に
おける放電空間に臨む面との間隔をｄ1 、前記容量結合
抑制部と前記誘電体製外殻部における前記放電空間と反
対側の面との間隔をｄ2 、前記容量結合抑制部の幅を
Ｗ、電極部と対応した部分での前記誘電体製外殻部の厚
さをＤ、前記誘電体製外殻部の比誘電率をε1 、前記容
量結合抑制部の比誘電率をε2 とした場合、それらｄ1
、ｄ2 、Ｗ、Ｄ、ε1 、ε2 間に次式の関係が成立す
るように構成することが望ましい（但し、ｄ1 、ｄ2 、
Ｗ及びＤの各単位はmm）。 ｄ1 −１１≦−（ε2 ／ε1 ）×１０×Ｄ／５×（２５−２×ｄ2 ）／Ｗ

【００１２】

【作用】一対の誘電体電極が有する電極部間に高周波電
圧を印加すると、それら誘電体電極間の放電空間を循環
するレーザガスが励起されてレーザ光が発生する。この
場合、電極部の周囲には誘電体製の外殻部が存在するか
ら放電空間での電力密度が均一化されるようになる。ま
た、電極部の両側には、外殻部より比誘電率が小さな容
量結合抑制部が存在するから、電極部に高周波電圧を印
加した場合でも、放電が電極部の両側へ分散することが
抑制されるようになり、この結果としてレーザ発振効率
の向上を実現できるようになる。

【００１３】容量結合抑制部を空間部によって構成した
場合には、例えば当該空間部を大気と連通させたり或は
空間部に絶縁性ガスを封入することにより、その部分で
の比誘電率を極端に小さくできるものであり、これによ
り空間部を介した容量結合を十分に小さくすることがで
きて、放電の分散を抑制する効果をさらに高め得るよう
なる。

【００１４】電極部を収納する電極収納室内に冷却用媒
体を流通させる構成とした場合には、電極部の温度上昇
が抑制されるようになるから、誘電体電極における電極
部と外殻部との間の熱膨脹率の違いに起因した両者間で
の歪みの発生を防止できるようになる。

【００１５】外殻部内に電極収納室とシール部材を介し
て隣接する空気室を形成して、この空気室内に電極部の
端部を突出させる構成とした場合には、その電極部端部
の対地静電容量を下げることができるから、電界集中を
起こし易い形状とならざるを得ない上記電極部の端部で
の異常放電の発生を防止することが可能となる。

【００１６】空気室内に突出された電極部の端部を当該
空気室内で電源用リード線に接続する構成とした場合に
は、そのリード線の対地静電容量を下げることができ
て、この部分での異常放電を防止可能となる。

【００１７】容器状に形成した外殻部の内壁にパイプ状
の電極部を添設するなどの構成とした場合には、電極部
を冷却媒体の流通路として兼用することができて全体構
成の簡単化を図り得るようになる。

【００１８】外殻部におけるレーザガスの放電空間に臨
む面をレーザガスの流れに沿った平面形状となるように
構成した場合には、放電空間においてレーザガスが円滑
に流れるようになり、放電の安定性が増すようになる。

【００１９】容量結合抑制部に関連した寸法を請求項８
に記載したように構成した場合には、容量結合抑制部で
の漏れ放電電流を抑制できるものであり、これにより放
電損失抑制機能を最大限に発揮できるようになる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について図１〜図
６を参照しながら説明する。図１にはガス流が出力光軸
と直交した形態の所謂横流形ガスレーザ発振器の縦断面
構造が示されている。この図１において、断面矩形状を
なす風洞容器１１の上部中央には、その風洞容器１１内
に臨むようにして第１の誘電体電極１２が配設されてお
り、この場合、第１の誘電体電極１２の下面は風洞容器
１１の内面と面一な平面形状となるように構成されてい
る。

【００２１】風洞容器１１内の中央部には、前記第１の
誘電体電極１２と対をなす第２の誘電体電極１３が配置
されており、その配置状態で両誘電体電極１２、１３間
に放電空間１４が存するように構成されている。この場
合、第２の誘電体電極１３は、支持部材１５、１６によ
り支持されており、その上面が、第１の誘電体電極１２
の下面と平行し、且つ各支持部材１５、１６と面一な平
面形状となるように構成されている。

【００２２】風洞容器１１内の下部には、レーザガスを
循環させるための送風機１７及びそのレーザガスを冷却
するための熱交換器１８が配置されている。上記レーザ
ガスは、風洞容器１１内に６５ｔｏｒｒ程度の圧力で封
入されるものであり、送風機１７により矢印Ｂ方向に循
環されると共に、放電空間１４を流れた後に熱交換器１
８によって冷却される。

【００２３】さて、前記第１の誘電体電極１２及び第２
誘電体電極１３の具体的構成について、図２も参照しな
がら説明するに、これらは同一の構成であるから、以下
においては第１の誘電体電極１２についてのみ説明し、
第２の誘電体電極１３については第１の誘電体電極１２
と同一部分に同一の添字を付すことにより説明を省略す
ることにする。

【００２４】即ち、第１の誘電体電極１２は、前記レー
ザガス流と直交した方向（紙面と直交した方向）に長尺
な形状に形成された断面矩形状の電極部１２ａと、この
電極部１２ａを包囲するように設けられた誘電体（例え
ばセラミックス）製の矩形容器状外殻部１２ｂとによっ
て構成されている。この場合、外殻部１２ｂには、内部
を仕切壁１２ｃ、１２ｄにより区切ることによってレー
ザガス流と直交した方向に延びる３つの空間部が隣接状
態で形成されるものであり、中央の空間部に前記電極部
１２ａを挿入することにより、左右の空間部を外殻部１
２ｂより比誘電率が小なる容量結合抑制部１２ｅ、１２
ｆとして構成している。

【００２５】尚、容量結合抑制部１２ｅ、１２ｆ、１３
ｅ、１３ｆを形成する空間部は、これらを大気と連通さ
せたり、或は内部に絶縁性ガスを封入することにより、
その部分での比誘電率が極端に小さくなるように構成さ
れるものである。

【００２６】しかして、図１に示すように、第１の誘電
体電極１２及び第２の誘電体電極１３の各電極部１２ａ
及び１３ａ間に、高周波電源１９から高周波電圧が印加
されると、放電空間１４を流れるレーザガスが励起され
てレーザ光２０が紙面に対し直交した方向に発生する。
この場合、電極部１２ａ、１３ａの周囲には誘電体製の
外殻部１２ｂ、１３ｂが存在するから、放電空間１４で
の電力密度が均一化されるようになり、以て一様な放電
を形成できて安定したレーザ出力が得られるようにな
る。

【００２７】この場合、電極部１２ａ及び１３ａの両側
には、比誘電率が極端に小さな容量結合抑制部１２ｅ、
１２ｆ及び１３ｅ、１３ｆが存在する構成となっている
から、上記のように高周波電圧が印加される状況下であ
っても放電が電極部１２ａ及び１３ａの両側へ不要に分
散することが抑制されるようになる。この結果、不要な
放電による損失を抑制できるようになるから、高周波電
源１９の出力周波数を十分に高めても支障がなくなるも
のであり、以てレーザ発振効率の向上を実現できるよう
になる。

【００２８】ところで、容量結合抑制部１２ｅ、１２
ｆ、１３ｅ、１３ｆによる上記のような放電損失抑制機
能を効果的に発揮させるためには、それらの容量結合抑
制部１２ｅ、１２ｆ、１３ｅ、１３ｆの寸法をどのよう
に決定するかが重要となってくる。そこで、本願発明者
は、容量結合抑制部１２ｅ、１２ｆ、１３ｅ、１３ｆの
最適な寸法を得るために、誘電体電極の形状に応じて放
電電流分布がどのように変化するかを計算により求め
た。即ち、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記のよう
に求めた放電電流分布の代表例を示すもので、図４
（ａ）は容量結合抑制部を持たない誘電体電極Ｘの場
合、図４（ｂ）は断面矩形状（但し、角部には構造上の
強度を考えた適当なアールが付けられいる）の容量結合
抑制部ｙ0 を備えた誘電体電極Ｙの場合、図４（ｃ）は
断面円形状の容量結合抑制部ｚ0 を備えた誘電体電極Ｚ
の場合の例である。この場合、放電電流の分布は、各誘
電体電極Ｘ、Ｙ、Ｚの誘電体外殻部ｘ1 、ｙ1 、ｚ1 に
おける放電空間に臨む面から垂直に延びた線分の大きさ
で表されている。

【００２９】図４（ａ）の例の場合、放電電流は、電極
ｘ２の下方のみでなく、その横方向の位置でもかなりの
量が漏れ出ていることが分かる。また、図４（ｂ）、
（ｃ）の例の場合、容量結合抑制部ｙ0 、ｚ0 に対応し
た放電空間に臨む面で電流分布が下がっていることが分
かる。しかるに、本実施例における容量結合抑制部１２
ｅ、１２ｆ、１３ｅ、１３ｆの理想的な寸法は、上記の
ような電流分布の計算によって求めることができる。

【００３０】即ち、今、外郭部を構成する誘電体として
最も一般的な比誘電率ε1 ＝１０のアルミナを想定し、
容量結合抑制部として比誘電率ε2 ＝１の気体を想定
し、電極部と対応した部分での誘電体製外殻部の厚さが
５mmの場合を想定した上で、上記計算に使用する寸法パ
ラメータとして、図４における容量結合抑制部ｙ1 、ｚ
1 と誘電体製外殻部ｙ1 、ｚ1 における放電空間に臨む
面との間隔ｄ1 、容量結合抑制部ｙ1 、ｚ1 と誘電体製
外殻部ｙ1 、ｚ1 における放電空間と反対側の面との間
隔ｄ2 、容量結合抑制部ｙ1 、ｚ1 の幅Ｗを採用する
（但し、ｄ1 、ｄ2及びＷの各単位はmm）。さらに、電
流抑制効果の評価値として、電極ｙ2 、ｚ2から各容量
結合抑制部ｙ1 、ｚ1 側に１５mm離れた位置の漏れ電流
値Ｉ0 を用いる（但し、この電流値Ｉ0 は電極部ｙ2 、
ｚ2 の中央部に対応した位置での放電電流に対する百分
率比で表わす）。尚、電極部ｙ2 、ｚ2 から１５mm離れ
た位置の漏れ電流値Ｉ0 を評価値としたのは、現実に用
いられるレーザビーム径とコンパラブルな範囲内では、
１５mm程度までは放電電流の漏れが許容されるからであ
る。

【００３１】図５には、漏れ電流値Ｉ0 の幅寸法Ｗに対
する変化状態について、寸法ｄ1 、ｄ2 をパラメータと
して算出した曲線を示した。容量結合抑制部が存在しな
い場合（前記図４（ａ）の状態に対応）、漏れ電流値Ｉ
0 は、図５中のＷを示す横軸に対する零切片であり、約
１６％となる。この漏れ電流値Ｉ0 を実用に耐え得る値
である１０％以下とするような寸法Ｗ、ｄ1 、ｄ2 の関
係を、図５から求めたのが図６である。この図６に示さ
れた曲線の近似式を求めたところ、以下に示す式を得
た。

【００３２】 ｄ1 −１１≦−（２５−２×ｄ2 ）／Ｗ …… 但し、上記式を算出する過程では、誘電体として比誘
電率ε1 ＝１０のアルミナを想定し、容量結合抑制部と
して比誘電率ε2 ＝１の気体を想定し、電極部と対応し
た部分での誘電体製外殻部の厚さが５mmの場合を想定し
ているから、このような想定例と比誘電率が異なるもの
を使用するときには、式の右辺にその比率（ε2 ／ε
1 ）×１０を乗ずる必要があり、また、電極部と対応し
た部分での誘電体製外殻部の厚さが５mm以外のＤmmであ
った場合には、式の右辺をＤ／５倍する必要があり、
一般的には、次式を用いて各部の寸法を決定すること
になる。

【００３３】 ｄ1 −１１≦−（ε2 ／ε1 ）×１０×Ｄ／５×（２５−２×ｄ2 ）／Ｗ …… そこで、本実施例では、図３に示すように、第１の誘電
体電極１２において、外殻部１２ｂを構成する誘電体の
比誘電率ε1 を「１０」、容量結合抑制部１２ｅ、１２
ｆの比誘電率ε2 を「１」に設定し、電極部１２ａと対
応した部分での外殻部１２ｂの厚さＤが５mmに設定した
場合（つまり、（ε2 ／ε1 ）×１０＝１、Ｄ／５＝１
となる場合）を想定した上で、容量結合抑制部１２ｅ、
１２ｆと誘電体製外殻部１２ｂにおける放電空間１４に
臨む面との間隔をｄ1 、容量結合抑制部１２ｅ、１２ｆ
と誘電体製外殻部１２ｂにおける放電空間１４（図１参
照）と反対側の面との間隔をｄ2 、容量結合抑制部１２
ｅ、１２ｆの幅をＷとした場合、それらの寸法Ｗ、ｄ1
、ｄ2 を上記式を満たす範囲となるように設定する
と共に、第２の誘電体電極１３の各部寸法も同様に設定
しており、従って、このような構成とした本実施例によ
れば、容量結合抑制部１２ｅ、１２ｆ、１３ｅ、１３ｆ
による前述したような放電損失抑制機能を最大限効果的
に発揮できるようになるものである。

【００３４】一方、放電空間１４での放電が不安定にな
る要因は数々あるが、中でもレーザガスの部分的な温度
上昇が放電の不安定性に大きく関わっていることが分か
っている。これは熱不安定性（Thermal instability ）
と呼ばれるもので、温度上昇に伴うレーザガス密度の部
分的な変動に伴い、電子密度の変動が桁違いに大きくな
ることに起因している（レーザガス密度が１％変動する
のに伴い電子密度は１０〜１００倍程度変動する）。こ
のため、放電空間１４でのレーザガス流に部分的な滞留
（よどみ）が生ずると、その部分の放電入力によってレ
ーザガス温度が局所的に上昇し、これに伴うレーザガス
密度の変動によって電子密度が大きく変動し、放電空間
１４での放電が不安定になり、場合によっては所謂フィ
ラメンテーションを生ずる。

【００３５】これに対して、上記実施例では、第１の誘
電体電極１２の下面及び第２の誘電体電極１３の上面、
つまり、各外殻部１２ｂ及び１３ｂにおける放電空間１
４に臨む面を、その放電空間１４でのレーザガスの流れ
に沿った平面形状となるように構成したから、放電空間
１４においてレーザガスが円滑に流れるようになって、
レーザガス流の部分的な滞留を招く虞がなくなり、結果
的に放電の安定性が増すようになって、この面からもレ
ーザ発振効率の向上を図り得るようになる。

【００３６】尚、前述のように発生したレーザ光２０
は、図示しない反射鏡によって共振状態とされるもので
あるが、そのレーザ光２０の共振光路がコ字状に形成さ
れる場合、或はＺ字状に形成される場合のように、放電
空間１４の幅を大きく設定する必要がある場合には、本
発明の第２実施例を示す図７のように、誘電体電極１２
及び１３が有する電極部１２ａ及び１３ａの幅寸法が上
記レーザ光２０の共振光路に応じた状態となるように構
成すれば良い。

【００３７】また、このように放電空間１４の幅を大き
く設定する必要がある場合に、本発明の第３実施例を示
す図８のように、電極部１２ａ（及び１３ａ）をレーザ
光２０の各共振光路に対応させて二分割する構成として
も良く、この場合には、各分割電極部間に補助仕切壁１
２ｇ（第１の誘電体電極１２側のみ図示）を追加して設
ける構成とすることができる。

【００３８】図９及び図１０には本発明の第４実施例が
示されており、以下これについて前記第１実施例と異な
る部分のみ説明する。

【００３９】図９において、放電空間１４を挟んで対向
配置された第１の誘電体電極２１及び第２の誘電体電極
２２は、同一形状のもので、レーザガス流と直交した方
向（紙面と直交した方向）に長尺な形状に形成された矩
形容器状の外殻部２１ａ及び２２ａを有する。これら外
殻部２１ａ及び２２ａは、セラミックスのような誘電体
より成るもので、夫々の内部を仕切壁２１ｂ、２１ｃ及
び２２ｂ、２２ｃにより区切ることによって、レーザガ
ス流と直交した方向に延びる３つずつの空間部を隣接状
態で形成している。この場合、中央の空間部を、断面円
形状の電極部２１ｄ及び２２ｄを収納するための電極収
納室２１ｅ及び２２ｅとして構成すると共に、左右の空
間部を、夫々外殻部２１ａ、２２ａより比誘電率が小な
る容量結合抑制部２１ｆ、２１ｇ及び２２ｆ、２２ｇと
して構成している。尚、これら容量結合抑制部２１ｆ、
２１ｇ及び２２ｆ、２２ｇは、大気と連通させたり、或
は内部に絶縁性ガスを封入することにより、比誘電率が
極端に小さくなるように構成されている。

【００４０】上記電極収納室２１ｅ及び２２ｅ内には、
冷却用媒体としての例えば水Ｃが流通されるものであ
り、以下においては第１の誘電体電極２１側の電極収納
室２１ｅ及びこれに関連した部分の具体的構成について
図１０を参照しながら説明する。尚、第２の誘電体電極
２２の構成は、第１の誘電体電極２１と基本的に同じで
あるから説明を省略し、第２の誘電体電極２２に言及す
る必要がある場合には同一符号を付して引用することに
する。

【００４１】即ち、図１０において、外殻部２１ａの両
端部寄りの各上面部位には電極収納室２１ｅに臨む開口
部２３、２４が形成されており、これら開口部２３、２
４を介して樹脂製のシール部材２５、２６を嵌め込むこ
とによって、電極収納室２１ｅを画定している。この場
合、外殻部２１ａの一方の端部（図中の右端部）に位置
した開口部２３は、その端部との間に比較的長い寸法を
存して形成されており、これにより、当該外殻部２１ａ
内には、電極収納室２１ｅとシール部材２５を介して隣
接する空気室２７が形成されている。尚、この空気室２
７は大気に連通される。

【００４２】また、シール部材２５には電極収納室２１
ｅ内に連通する流出口２５ａが形成され、シール部材２
６には同じく電極収納室２１ｅ内に連通する流入口２６
ａが形成されており、電極収納室２１ｅ内には、これら
流入口２６ａ及び流出口２５ａを介して水Ｃ（図９参
照）が流通するようになっている。

【００４３】電極部２１ｄは、電極収納室２１ｅ内に間
欠配置された複数個のシリコンゴム製スペーサ２８を介
して支持されることにより、電極収納室２１ｅの内壁と
の間に隙間が存した状態となるように設けられており、
以てその周囲を前記水Ｃが流通するように構成されてい
る。

【００４４】電極部２１ｄの一端部には細棒状をなす端
子２１ｈが一体に突出形成されており、この端子２１ｈ
は、シール部材２５を水密に貫通して前記空気室２７内
に突出されている。また、外殻部２１ａの端部には樹脂
製の端子台２９が取り付けられており、上記端子２１ｈ
は、この端子台２９上の中継端子２９ａに対しリード線
３０を介して接続されている。尚、上記中継端子２９ａ
は、高周波電源に接続される。

【００４５】このように構成した本実施例によれば、電
極部２１ｄ及び２２ｄの両側に比誘電率が極端に小なる
容量結合抑制部２１ｆ、２１ｇ及び２２ｆ、２２ｇが存
する構成となっているから、前記第１実施例と同様にレ
ーザ発振効率の向上を図り得るようになる。尚、本実施
例では、電極部２１ｄ及び２２ｄの周囲に水Ｃが存する
ことになるが、一般的に水は比誘電率が約８０程度と比
較的高いから、これに電力密度の均一化効果を期待でき
るようになって好都合となる。

【００４６】また、本実施例によれば、電極収納室２１
ｅ、２２ｅ内を流通する水Ｃによって、電極部２１ｄ、
２２ｄの温度上昇が抑制されるようになるから、各誘電
体電極２１、２２における電極部２１ｄ、２２ｄと外殻
部２１ａ、２２ａとの間の熱膨脹率の違いに起因した両
者間での歪みの発生を防止できるようになる。従って、
電極部２１ｄ、２２ｄの電極収納室２１ｅ、２２ｅ外へ
の導出部分（本実施例の場合はシール部材２５）でのク
ラックなどの発生を招く虞がなくなり、その部分でのク
ラック発生に起因した水漏れ或は不要な放電を招くこと
がなくなる。

【００４７】さらに、本実施例では、外殻部２１ａ、２
２ａ内に電極収納室２１ｅ、２２ｅとシール部材２５を
介して隣接する空気室２７を形成し、この空気室２７内
に電極部２１ｄ、２２ｄの端子２１ｈを突出させる構成
としたから、その端子２１ｈ部分の対地静電容量を下げ
ることができるようになり、電界集中を起こし易い尖っ
た形状とならざるを得ない上記端子２１ｈでの異常放電
の発生を未然に防止することが可能となる。しかも、こ
の場合には、空気室２７内に突出された端子２１ｈを当
該空気室２７内で電源用リード線３０に接続する構成と
したから、そのリード線３０の対地静電容量を下げるこ
とができて、この部分での異常放電も防止可能となる。

【００４８】また、このように対地静電容量をコントロ
ールすることで、たとえ誘電体表面部分での静電界が放
電を発生させ得る値になっても、その静電容量を小さく
して放電を維持するのに必要な電荷の供給が行われない
ようにすれば、異常放電を未然に防止できるようにな
る。

【００４９】図１１には本発明の第５実施例が示されて
おり、以下これについて前記第１実施例と異なる部分の
み説明する。

【００５０】図１１において、放電空間１４を挟んで対
向配置された第１の誘電体電極３１及び第２の誘電体電
極３２は、同一形状のもので、レーザガス流と直交した
方向（紙面と直交した方向）に長尺な形状に形成された
矩形容器状の外殻部３１ａ及び３２ａを有する。これら
外殻部３１ａ及び３２ａは、セラミックスのような誘電
体より成るもので、互いに対向する各内壁部３１ｂ及び
３２ｂには、パイプ状の電極部３１ｃ及び３２ｃが、レ
ーザガス流と直交する方向へ延びるように添設されてい
る。尚、このような添設は例えばロー付により行われ
る。

【００５１】外殻部３１ａ及び３２ａ内における上記電
極部３１ｃ及び３２ｃの周囲に形成される空間部は、大
気と連通されることにより、比誘電率が極端に小さな容
量結合抑制部３１ｄ及び３２ｄとして機能する。また、
電極部３１ｃ及び３２ｃ内には、冷却用媒体としての水
が流通されるものである。

【００５２】このような構成とした本実施例において
も、電極部３１ｃ及び３２ｃの周囲に比誘電率が極端に
小なる容量結合抑制部３１ｄ及び３２ｄが存する構成と
なっているから、前記第１実施例と同様にレーザ発振効
率の向上を図り得るようになり、また、電極部３１ｃ及
び３２ｃの温度上昇が内部を流通する水によって抑制さ
れるようになるから、前記第４実施例と同様に不要な歪
みを招く虞がなくなる。特に本実施例では、電極部３１
ｃ及び３２ｃを冷却媒体である水の流通路として兼用す
ることができるから、全体構成の簡単化を図り得るよう
になる。

【００５３】尚、上記第５実施例において、電極部３１
ｃ及び３２ｃの添設作業が困難になる虞がある場合に
は、本発明の第６実施例を示す図１２のように、外殻部
３１ａ及び３２ａを夫々容器状本体部３１ｅ及び３２ｅ
と蓋３１ｆ及び３２ｆとに分割する構成とすれば良いも
のである。

【００５４】その他、本発明は上記した各実施例に限定
されるものではなく、例えば冷却用媒体として水以外の
ものを利用する構成としても良いなど、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することができるもので
ある。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば以上の説明によって明ら
かなように、高周波電圧が印加される電極部の周囲に、
誘電体製の外殻部を設けて成る少なくとも一対の誘電体
電極をレーザガスが循環する放電空間を挟んだ状態で配
置するにしたガスレーザ発振器において以下に述べるよ
うな効果を奏するものである。

【００５６】請求項１に記載の発明によれば、誘電体電
極における電極部の両側に外殻部より比誘電率が小なる
容量結合抑制部を設ける構成としたから、電極部に高周
波電圧を印加した場合でも、放電が電極部の両側へ分散
することが抑制されるようになり、この結果として誘電
体電極を用いた構成のものでありながら、レーザ発振効
率の向上を実現できるようになる。

【００５７】請求項２に記載の発明によれば、前記容量
結合抑制部を、外殻部内を仕切壁で区切ることにより形
成された空間部により構成したから、当該空間部を大気
と連通させたり或は空間部に絶縁性ガスを封入すること
により、その容量結合抑制部での比誘電率を極端に小さ
くできるものであり、これにより空間部を介した容量結
合を十分に小さくすることができて、放電の分散を抑制
する効果をさらに高め得る。

【００５８】請求項３に記載の発明によれば、外殻部を
仕切壁により仕切ることによって形成した電極収納室内
に冷却用媒体を流通させる構成としたので、その電極収
納室内に収納される電極部の温度上昇が抑制されるよう
になり、これにて誘電体電極における電極部と外殻部と
の間の熱膨脹率の違いに起因した両者間での歪み発生に
伴う不都合を未然に防止できるようになる。

【００５９】請求項４の発明によれば、外殻部内に、電
極収納室とシール部材を介して隣接する空気室を形成
し、電極収納室内に存する電極部の端部をシール部材を
貫通させて前記空気室内に突出させる構成としたから、
その電極部端部の対地静電容量を下げることができて、
電界集中を起こし易い形状とならざるを得ない上記電極
部の端部での異常放電の発生を防止し得るようになる。

【００６０】請求項５の発明によれば、上記のように空
気室内に突出された電極部の端部をその空気室内で電源
用リード線に接続する構成としたから、そのリード線の
対地静電容量を下げることができて、この部分での異常
放電をも防止可能となる。

【００６１】請求項６の発明によれば、容器状に形成し
た外殻部の内壁にパイプ状の電極部を添設することによ
り、その電極部の周囲に形成される空間部を容量結合抑
制部として機能させると共に、電極部内に冷却用媒体を
流通させる構成としたから、電極部を冷却媒体の流通路
として兼用することができて全体構成の簡単化を図り得
る。

【００６２】請求項７に記載の発明によれば、外殻部に
おける放電空間に臨む面を、その放電空間でのレーザガ
スの流れに沿った平面形状となるように構成したから、
放電空間においてレーザガスが円滑に流れるようにな
り、レーザガスの部分的な温度上昇に起因して放電の不
安定性が増す虞がなくなる。

【００６３】請求項８に記載の発明によれば、容量結合
抑制部と誘電体製外殻部における放電空間に臨む面との
間隔、容量結合抑制部と誘電体製外殻部における前記放
電空間と反対側の面との間隔、容量結合抑制部の幅を、
容量結合抑制部での漏れ放電電流を効果的に抑制できる
寸法に設定したから、その容量結合抑制部による放電損
失抑制機能を最大限に発揮できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体の概略的な縦断
正面図

【図２】対をなす誘電体電極を一部断面にした状態で示
す斜視図

【図３】誘電体電極の寸法関係を説明するための縦断正
面図

【図４】誘電体電極での放電電流分布の一例を示す図

【図５】計算により算出した漏れ電流値の特性曲線図

【図６】実用に耐え得る誘電体電極の寸法特性を示す図

【図７】本発明の第２実施例を示す図２相当図

【図８】本発明の第３実施例を示すもので、一方の誘電
体電極を一部断面にした状態で示す斜視図

【図９】本発明の第４実施例を示す図２相当図

【図１０】要部の縦断側面図

【図１１】本発明の第５実施例を示す図２相当図

【図１２】本発明の第６実施例を示す図２相当図

【図１３】従来例を示す概略構成図

【符号の説明】

図中、１１は風洞容器、１２、２１、３１は第１の誘電
体電極、１３、２２、３２は第２の誘電体電極、１４は
放電空間、１２ａ、１３ａ、２１ｄ、２２ｄ、３１ｃ、
３２ｃは電極部、１２ｂ、１３ｂ、２１ａ、２２ａ、３
１ａ、３２ａは外殻部、１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３
ｄは仕切壁、１２ｅ、１３ｅ、１２ｆ、１３ｆ、２１
ｆ、２２ｆ、２１ｇ、２２ｇ、３１ｄ、３２ｄは容量結
合抑制部、１９は高周波電源、２５、２６はシール部
材、２７は空気室、２８はスペーサ、３０は電源用リー
ド線、Ｃは水（冷却用媒体）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8934−4Ｍ Ｈ０１Ｓ 3/04 Ｇ (72)発明者 玉川 徹 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極部の周囲に誘電体製の外殻部を設け
   て成る少なくとも一対の誘電体電極をレーザガスが循環
   する放電空間を挟んだ状態で配置すると共に、前記電極
   部間に高周波電圧を印加するようにしたガスレーザ発振
   器において、 前記誘電体電極における前記電極部の両側に前記外殻部
   より比誘電率が小なる容量結合抑制部を設けたことを特
   徴とするガスレーザ発振器。
2. 【請求項２】 容量結合抑制部は、外殻部内を仕切壁で
   区切ることにより形成された空間部により構成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のガスレーザ発振器。
3. 【請求項３】 外殻部を仕切壁により仕切ることによっ
   て電極部を収納するための電極収納室を形成すると共
   に、この電極収納室内に冷却用媒体を流通させる構成と
   したことを特徴とする請求項１記載のガスレーザ発振
   器。
4. 【請求項４】 外殻部内に、電極収納室とシール部材を
   介して隣接する空気室を形成し、前記電極収納室内に存
   する電極部の端部を前記シール部材を貫通させて前記空
   気室内に突出させる構成としたことを特徴とする請求項
   ３記載のガスレーザ発振器。
5. 【請求項５】 空気室内に突出された電極部の端部を、
   その空気室内で電源用リード線に接続する構成としたこ
   とを特徴とする請求項４記載のガスレーザ発振器。
6. 【請求項６】 容器状に形成した外殻部の内壁にパイプ
   状の電極部を添設することにより、その電極部の周囲に
   形成される空間部を容量結合抑制部として機能させると
   共に、前記電極部内に冷却用媒体を流通させる構成とし
   たことを特徴とする請求項１記載のガスレーザ発振器。
7. 【請求項７】 外殻部における放電空間に臨む面を、そ
   の放電空間でのレーザガスの流れに沿った平面形状とな
   るように構成したことを特徴とする請求項１記載のガス
   レーザ発振器。
8. 【請求項８】 容量結合抑制部と誘電体製外殻部におけ
   る放電空間に臨む面との間隔をｄ1 、前記容量結合抑制
   部と前記誘電体製外殻部における前記放電空間と反対側
   の面との間隔をｄ2 、前記容量結合抑制部の幅をＷ、電
   極部と対応した部分での前記誘電体製外殻部の厚さを
   Ｄ、前記誘電体製外殻部の比誘電率をε1 、前記容量結
   合抑制部の比誘電率をε2 とした場合、それらｄ1 、ｄ
   2 、Ｗ、Ｄ、ε1 、ε2 間に次式の関係が成立するよう
   に構成したことを特徴とする請求項１記載のガスレーザ
   発振器。 ｄ1 −１１≦−（ε2 ／ε1 ）×１０×Ｄ／５×（２５−２×ｄ2 ）／Ｗ 但し、ｄ1 、ｄ2 、Ｗ及びＤの各単位はmmとする。