JPH0666052U - ガスレーザー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 放電部分における高周波予備放電，主直流グ
ロー放電を安定にし、かつレーザーガス流の乱れを防止
する。また、レーザーガス流を乱さずに冷却水を流す。
さらに、放電部の構成を簡単にする。 【構成】 レーザーガス流内で互いに対向して配置され
た陰極１および陽極３間に、この陰極および陽極間に生
ずる放電方向に交差する方向のみに延在する直線状高周
波放電極１５を配置し、かつこの直線状高周波放電極の
端部側に絶縁性支持部１６を設けて直線状高周波放電極
を陰極と陽極間に保持する。また、陰極と陽極間に直線
状高周波放電極を固定する絶縁性支持部をレーザーガス
流に対して流体抵抗の減少する流線型とする。また、直
線状高周波放電極の長手方向に沿う中空を設け、この直
線状高周波放電極の端部に絶縁性冷却水ホースを接続す
る。さらに、直線状高周波放電極を板状とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、レーザーガス流内で高周波放電を発生させることにより、高周波 予備電離を行うガスレーザー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図３は従来のガスレーザー装置を示す縦断面図であり、特にレーザー光軸，放 電方向，レーザーガス流方向が互いに交差する３軸直交方式のガスレーザー装置 である。図において、１は図３における紙面に向かう方向に供給されるレーザー ガス流内で多数個が並設された陰極であり、この陰極１は円筒型ホローによって 作られている。そしてこの各陰極１は絶縁性陰極基板２に形成された孔に挿入さ れて、先端が絶縁性陰極基板２の下面に合わせて固定されることにより、各先端 の位置および間隔が規定されている。３は陽極で、レーザーガス流内において、 各陰極１に一定離間して対向配置されている。

【０００３】 ４はレーザーガス流を高周波予備電離するための高周波放電極であって、誘電 体材料を用いて冷却を兼ねるために円筒状に作られている。そして、この高周波 放電極４は、長い本体部分とこの本体部分の両端から上方に延在する直角折り曲 げ部分とによって構成されている。そして、この高周波放電極４における直角折 り曲げ部分の上端は、絶縁性陰極基板２に並設されている絶縁性の固定部５に固 定されることにより、この直角折り曲げ部分が支持機構を兼ねて、陰極１と陽極 ３との間に本体部分を並行状態に配置され固定されている。また、この高周波放 電極４は冷却を必要とする場合には、円筒部分の一方から他方へ冷却水を流す。 ６と７は陰極１と陽極３との対向方向に対して、直交する方向でかつ放電部分を 包む両側に配置された全反射ミラーと部分反射ミラーであって、この全反射ミラ ー６と部分反射ミラー７の反射方向を結ぶ方向がレーザー光軸８である。

【０００４】 ９は各陰極１に接続された放電安定化抵抗、１０は各放電安定化抵抗９を介し て、陰極１と陽極３間に直流高電圧を供給する直流高電圧電源、１１は高周波放 電極４の直角折り曲げ部分の上端部に設けられた給電点、１２は高周波電源で、 一端が高周波放電極４の給電点１１に接続され、他端がコンデンサー１３ａ，１ ３ｂを介して各放電安定化抵抗９，陽極３に接続されている。１４は陰極１と陽 極３に生じる主直流グロー放電である。

【０００５】 次に動作について説明する。まず、図３における紙面に向かう方向にレーザー ガス流を供給する。次に高周波電源１２が高周波電圧を発生すると、この高周波 電圧は一方の極とする高周波放電極４と、高直流をカットするコンデンサー１３ ａ，１３ｂを介して、他方の極とする陰極１と陽極３に供給される。このように して、高周波放電極４を中心として高周波放電極４と陰極１，陽極３間に高周波 放電が生じ、レーザーガス流の電離が予備的に行われる。 ここで、陰極１には放電安定化抵抗９が設けられているために、陰極１を通し て帰路する高周波放電流が少なくなり、陽極３に流れる高周波放電流が大部分と なる。

【０００６】 次に直流高電圧電源１０から陰極１と陽極３との間に直流高電圧を加えると、 この電極間に主直流グロー放電１４が発生して、レーザーガス流の電離が行われ る。ここで、主直流グロー放電１４が発生している放電範囲には、上述したよう に、高周波放電極４と陰極１、陽極３との間で高周波予備放電が生じているため に、この高周波予備放電が主直流グロー放電１４の発生に大きく寄与して、この 主直流グロー放電１４によるレーザーガス流の励起が容易になる。

【０００７】 このようにして、主直流グロー放電１４が生ずると、レーザーガス流の分子が 励起されてレーザー光が生じる。この場合、主直流グロー放電１４の方向，レー ザーガス流方向に対して、３軸交差方向にレーザー光を発生している。このレー ザー光は、全反射ミラー６と部分反射ミラー７間で発振増幅され、部分反射ミラ ー７からレーザー光軸８に沿って外部に放射される。そして、このガスレーザー 装置は、直流高電圧電源１０から陰極１，陽極３間に供給することができる投入 電力に対応した強さのレーザー光が得られることになる。

【０００８】 このような高周波予備電離が行われるガスレーザー装置においては、高周波予 備電離が行われない直流高電圧のみによる主直流グロー放電は、レーザー出力に 比較して２倍以上の電力を放電空間に投入することが容易となり、これに伴って 放射レーザー光のエネルギーが増大する。また、高周波放電極４の発熱が多い場 合には、この高周波放電極４の空間に冷却水を流すことにより、大出力のレーザ ー光が容易に得られる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

従来の高周波予備電離方式によるガスレーザー装置は以上のように構成されて いるので、高周波放電極を構成する本体部分の両端部分に位置する直角折り曲げ 部分が支持部を兼ねているために、高周波放電極から陰極，陽極までの距離が放 電範囲で不安定となる。つまり、直角折り曲げ部分の曲げ点は内側が窪んで外側 が突出した状態となり、また直角折り曲げ部分は端部側に近づくと陰極との距離 が変化する。従って、高周波放電極には高周波放電が集中する部分と、位置に応 じて高周波放電が変化する部分が生じて、端部境界層における高周波放電が不安 定となってしまう。

【００１０】 また、高周波放電極の両端部分に位置する直角折り曲げ部分が、支持部分を兼 ねていることから、この部分におけるレーザーガス流の抵抗が増加して、高周波 放電極の両側端部におけるレーザーガス流に乱れが生じてしまう。そして、この レーザーガス流の乱れは、高周波予備電離および主直流グロー放電の端部境界層 が不安定となって、投入電力を容易に増大することができない欠点があった。

【００１１】 この考案は上記のような問題点を解消するためになされたもので、放電部分に おける高周波予備放電，主直流グロー放電を安定にし、かつレーザーガス流の乱 れを防止したガスレーザー装置を得ることを目的とする。また、レーザーガス流 を乱さずに冷却水を流せることができるガスレーザー装置を得ることを目的とす る。さらに、放電部の構成が簡単なガスレーザー装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

請求項１の考案に係るガスレーザー装置は、レーザーガス流内で互いに対向し て配置された陰極および陽極間に、この陰極および陽極間に生ずる放電方向に交 差する方向のみに延在する直線状高周波放電極を配置し、かつこの直線状高周波 放電極の端部側に絶縁性支持部を設けて直線状高周波放電極を陰極と陽極間に保 持するものである。

【００１３】 請求項２の考案に係るガスレーザー装置は、陰極と陽極間に直線状高周波放電 極を固定する絶縁性支持部をレーザーガス流に対して減少する流線型としたもの である。

【００１４】 請求項３の考案に係るガスレーザー装置は、直線状高周波放電極の長手方向に 沿う中空を設け、この直線状高周波放電極の端部に絶縁性冷却水ホースを接続す ることにより連結して冷却水を流すものである。

【００１５】 請求項４の考案に係るガスレーザー装置は、直線状高周波放電極を板状とした ものである。

【００１６】

【作用】

請求項１の考案に係るガスレーザー装置は、陰極と陽極間に生ずる放電方向に のみ直線状高周波放電極が延在するために、放電部分における端部境界層が安定 となって、大電力の供給が容易となる。

【００１７】 請求項２の考案に係るガスレーザー装置は、直線状高周波放電極を支持する絶 縁性支持部を流線型としたことから、ガスレーザー流の乱れが防止されて放電特 性が安定する。

【００１８】 請求項３の考案に係るガスレーザー装置は、直線状高周波放電極の両端間に連 通した中空を設け、この直線状高周波放電極の端部に絶縁性冷却水ホースを接続 したことから、直線状高周波放電極の冷却をガスレーザー流に乱れを生じさせず に簡単かつ容易に行える。

【００１９】 請求項４の考案に係るガスレーザー装置は、直線状高周波放電極が板状となっ ていることから、構造が簡略化されて安価で、精度の高いものとなる。

【００２０】

【実施例】

実施例１． 図１はこの考案によるガスレーザー装置の一実施例を示す縦断面図である。図 １においては、図３と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図１におい て、１５は直線状高周波放電極であり、例えば誘電体によって棒状に作られてい る。また、この直線状高周波放電極１５の長さは、陰極１と陽極３との間の放電 範囲における幅よりも十分に長く設定されている。１６は絶縁性支持部であり、 その一端が直線状高周波放電極１５の端部側に固定され、他端が絶縁性陰極基板 ２の周囲に並設された固定部５に固定されている。

【００２１】 そして、この絶縁性支持部１６による直線状高周波放電極１５の位置固定は、 陰極１と陽極３の間に位置し、かつ陰極１と陽極３間における放電方向に対する 直交方向に直線状高周波放電極１５が位置することである。また、この絶縁性支 持部１６は、図１の紙面方向のレーザーガス流に対して、流体抵抗が減少する薄 板状の流線型に形成する。１７は直線状高周波放電極１５の片側における先端に 設けられた給電点であり、この給電点１７に高周波電源１２が接続されている。

【００２２】 次に動作について説明する。まず、図１における紙面に向かう方向にレーザー ガス流を供給する。次に、高周波電源１２が高周波電圧を発生すると、この高周 波電圧は一方の極とする直線状高周波放電極１５と、直流をカットするコンデン サー１３ａ，１３ｂを介して、他方の極とする陰極１と陽極３に供給される。こ のように、直線状高周波放電極１５を中心として、直線状高周波放電極１５と陰 極１，陽極３との間に高周波放電が生じて、レーザーガス流の電離が予備的に行 われる。ここで、陰極１には放電安定化抵抗９が設けられているために、陰極１ を通して帰路する高周波放電流が少なくなり、陽極３に流れる高周波放電流が大 部分となる。

【００２３】 次に動作について説明する。まず、直流高電圧電源１０から陰極１と陽極３と の間に直流高電圧を印加すると、この電極間に主直流グロー放電１４が発生して 、レーザーガス流の電離が行われる。ここで、主直流グロー放電１４が発生して いる放電範囲には、上述したように直線状高周波放電極１５と陰極１，陽極３と の間で高周波予備放電が生じているため、この高周波予備放電が主直流グロー放 電１４の発生に大きく寄与して、この主直流グロー放電１４によるレーザーガス 流の励起が容易になる。

【００２４】 このようにして、主直流グロー放電１４が生ずると、レーザーガス流の分子が 励起されてレーザー光が生じる。この場合、主直流グロー放電１４の方向，レー ザーガス流方向に対して、３軸交差方向にレーザー光を発生している。このレー ザー光は、全反射ミラー６と部分反射ミラー７間で発振増幅され、部分反射ミラ ー７からレーザー光軸８に沿って外部に反射される。そして、このガスレーザー 装置は、直流高電圧電源１０から陰極１，陽極３間に供給することができる投入 電力に対応した強さのレーザー光が得られることになる。

【００２５】 この場合、直線状高周波放電極１５から発生する高周波放電についてみると、 直線状高周波放電極１５は陰極１，陽極３間に位置して、この間に生ずる放電方 向に直交する方向のみに延在している。つまり、直線状高周波放電極１５はレー ザー光軸８に沿う方向のみに延在しているために、放電範囲内の直線状高周波放 電極１５と陰極１，陽極３間の距離が一様となる。このように直線状高周波放電 極１５とすると、図３に示した従来のように、一部分を折り曲げると、この一部 分に放電が集中して、放電端部境界層における放電の不安定化が防止されて、安 定した放電が容易に得られることになる。

【００２６】 また、このガスレーザー装置においては、直線状高周波放電極１５を固定する 絶縁性支持部１６が薄板状の流線型に作られている。従って、図１の紙面方向に レーザーガス流が供給されても、流体抵抗が大幅に減少する。この結果、レーザ ーガス流の乱れが防止されて、陰極１と陽極３の主直流グロー放電１４が安定と なる。そして、主直流グロー放電１４が安定すると、この放電部に対する電力量 が多くなって、レーザー出力の大幅な向上が図れる。

【００２７】 実施例２． 図２はこの考案によるガスレーザー装置の他の実施例を示す縦断面図である。 図２においては、図１と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図２にお いて、１５ａは金属で作られた直線状高周波放電極であって、外形が直線状高周 波放電極１５と同じで、内部のみに長手方向に連通する空間が作られている。１ ８は絶縁性冷却ホースであって、直線状高周波放電極１５ａの両端にそれぞれ固 定されて、内部空間が連通されている。

【００２８】 次に動作について説明する。直線状高周波放電極１５ａが冷却を必要な時に、 供給用の絶縁性冷却水ホース１８から冷却水（純水）を直線状高周波放電極１５ ａの一方側に供給される。この冷却水は直線状高周波放電極１５ａの各部を順次 冷却しながら、反対側に移動する。そして、直線状高周波放電極１５ａの排出側 の冷却水は、排出側の絶縁性冷却水ホース１８を介して排出される。

【００２９】 この時、冷却水の供給・排出が行われる絶縁性冷却水ホース１８は、薄板状に 作られている絶縁性支持部１６よりも放電範囲の外側の位置に設けられているた めに、この絶縁性冷却水ホース１８により、放電範囲のレーザーガス流を乱すこ とが防止される。

【００３０】 実施例３． この考案においては、直線状高周波放電極１５，１５ａを直線状に形成した場 合についてのみ説明したが、この直線状高周波放電極１５，１５ａは、この直線 状高周波放電極を含む板状であっても同様な効果が得られる。 また、３軸交差型のガスレーザー装置に適用した場合について説明したが、２ 軸交差型のガスレーザー装置に適用した場合も同様な効果が得られる。

【００３１】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、レーザーガス流内で互いに対向して配置され た陰極および陽極間に、この陰極および陽極間に生ずる放電方向に交差する方向 のみに延在する直線状高周波放電極を配置し、かつこの直線状高周波放電極の端 部側に絶縁性支持部を設けて直線状高周波放電極を陰極と陽極間に保持するもの であるために、放電部分における端部境界層が安定となって、大電力の供給が容 易となる。

【００３２】 また、この考案によれば、陰極と陽極間に直線状高周波放電極を固定する絶縁 性支持部を流線型としたものであるために、レーザーガス流に対する流体抵抗が 減少して乱れが少なくなるために主直流グロー放電が安定化する。つまり、主直 流グロー放電の安定化は、放電空間の投入電力が増大して、レーザー出力を向上 させる。

【００３３】 また、直線状高周波放電極の長手方向に沿う中空を設け、この直線状高周波放 電極の端部に絶縁性冷却水ホースを接続したものであるために、レーザーガス流 の乱れを少なくするための冷却が容易に行える。さらに、直線状高周波放電極の 構造が簡略化されるために、安価で精度の高い直線状高周波放電極が得られる等 の種々の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例によるガスレーザー装置の
縦断面図である。

【図２】この考案の他の一実施例によるガスレーザー装
置の縦断面図である。

【図３】従来のガスレーザー装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 陰極 ３ 陽極 ６ 全反射ミラー ７ 部分反射ミラー ８ レーザー光軸 １０ 直流高電圧電源 １２ 高周波電源 １５ 直線状高周波放電極 １５ａ 直線状高周波放電極 １６ 絶縁性支持部 １８ 絶縁性冷却水ホース

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

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザーガス流内で互いに対向して配置
   された陰極および陽極と、前記陰極と陽極との間に直流
   高電圧を印加することにより主直流グロー放電を発生さ
   せる直流高電圧電源と、前記陰極と陽極間の対向方向に
   直交する方向の両側部に配置された全反射ミラーおよび
   部分反射ミラーと、前記陰極と陽極の間に位置してこの
   両電極間に生ずる放電に対して交差する方向にのみ延在
   するように配置された直線状高周波放電極と、前記直線
   状高周波放電極の端部側を支持する絶縁性支持部と、前
   記直線状高周波放電極を一方の極とすると共に前記陰極
   および陽極を他方の極として高周波を印加することによ
   り高周波予備電離を発生させる高周波電源とを備えたガ
   スレーザー装置。
2. 【請求項２】 前記絶縁性支持部は、レーザーガス流に
   対する流体抵抗が減少するように流線型に形成したこと
   を特徴とする請求項１に記載のガスレーザー装置。
3. 【請求項３】 前記直線状高周波放電極は、両端間を連
   通する中空を設け、かつ両端において前記中空に連通す
   る絶縁性冷却水ホースを設けたことを特徴とする請求項
   １に記載のガスレーザー装置。
4. 【請求項４】 前記直線状高周波放電極は、直線状部分
   を含む板状としたことを特徴とする請求項１に記載のガ
   スレーザー装置。