JPH0716036B2 - ガスレ−ザ発振器 - Google Patents
ガスレ−ザ発振器Info
- Publication number
- JPH0716036B2 JPH0716036B2 JP24160985A JP24160985A JPH0716036B2 JP H0716036 B2 JPH0716036 B2 JP H0716036B2 JP 24160985 A JP24160985 A JP 24160985A JP 24160985 A JP24160985 A JP 24160985A JP H0716036 B2 JPH0716036 B2 JP H0716036B2
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- JP
- Japan
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- laser
- waveguide
- microwave
- gas
- ridge
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波放電を利用したガスレーザ発振
器に関するものである。
器に関するものである。
〔従来の技術〕 第６図は例えばJournal of Applied Physics Vol.49 N
o.7,July 1978 P.3753に示された従来のガスレーザ発振
器を示す断面図、第７図は第６図におけるＢ−Ｂ断面図
である。（３）はマイクロ波を導波する導波管、（51）
はパレツクスガラスで形成されたレーザ放電管、（52）
はレーザガス導入口、（53）はレーザガス排出口、（5
4）は冷却ガス送気管、（55）は冷却ガス導入口、（5
6）は冷却ガス排出口、（81）はブリュースター窓、（1
0）は導波管のテーパ部、（11）はDC放電用の陰極、（1
2）は同じく陽極である。
o.7,July 1978 P.3753に示された従来のガスレーザ発振
器を示す断面図、第７図は第６図におけるＢ−Ｂ断面図
である。（３）はマイクロ波を導波する導波管、（51）
はパレツクスガラスで形成されたレーザ放電管、（52）
はレーザガス導入口、（53）はレーザガス排出口、（5
4）は冷却ガス送気管、（55）は冷却ガス導入口、（5
6）は冷却ガス排出口、（81）はブリュースター窓、（1
0）は導波管のテーパ部、（11）はDC放電用の陰極、（1
2）は同じく陽極である。
上記のような構成の従来のガスレーザ発振器において、
レーザ放電管（51）中にはレーザガス導入口（52）より
例えばCO2レーザガスのようなレーザガスが導入され、
一方、導波管（３）中にはマイクロ波が伝搬している。
この導波管（３）の内径はテーパ部（10）を有し、レー
ザ放電管（51）を包む位置で導波管（３）の内径が最小
径になつているので、この位置でのマイクロ波の電界が
最大となり、マイクロ波によつてレーザ放電管（51）中
のレーザガスが放電する。この場合、冷却ガス送気管
（54）中に例えばN2ガスを高速で流し、レーザ放電管
（51）を外側か冷却し、適切なレーザガスの放電要件を
整えることによつてレーザ発振条件が得られ、ブリュー
スター窓（81）の外部に図示のないレーザ発振のための
ミラーを設けるとレーザ発振が行われる。さらに、陽極
（12）と陰極（13）との間にDC電圧を印加し、DC放電と
マイクロ波放電とをあわせてレーザ発振条件を作り出す
こともできる。この場合、DC単独の放電に比べて発振効
率が良くなることが知られている。
レーザ放電管（51）中にはレーザガス導入口（52）より
例えばCO2レーザガスのようなレーザガスが導入され、
一方、導波管（３）中にはマイクロ波が伝搬している。
この導波管（３）の内径はテーパ部（10）を有し、レー
ザ放電管（51）を包む位置で導波管（３）の内径が最小
径になつているので、この位置でのマイクロ波の電界が
最大となり、マイクロ波によつてレーザ放電管（51）中
のレーザガスが放電する。この場合、冷却ガス送気管
（54）中に例えばN2ガスを高速で流し、レーザ放電管
（51）を外側か冷却し、適切なレーザガスの放電要件を
整えることによつてレーザ発振条件が得られ、ブリュー
スター窓（81）の外部に図示のないレーザ発振のための
ミラーを設けるとレーザ発振が行われる。さらに、陽極
（12）と陰極（13）との間にDC電圧を印加し、DC放電と
マイクロ波放電とをあわせてレーザ発振条件を作り出す
こともできる。この場合、DC単独の放電に比べて発振効
率が良くなることが知られている。
上記のような構成の従来のガスレーザ発振器において、
レーザ放電管（51）が導波管（３）中のマイクロ波の伝
搬方向に対して直交して設けられているので、伝搬する
マイクロ波エネルギのごく一部だけがレーザ放電管（5
1）中の放電エネルギに変換され、他のマイクロ波はそ
のまま導波管（３）中を伝搬してしまうために、マイク
ロ波の利用効率、すなわちレーザ発振効率が非常に低い
という問題があつた。
レーザ放電管（51）が導波管（３）中のマイクロ波の伝
搬方向に対して直交して設けられているので、伝搬する
マイクロ波エネルギのごく一部だけがレーザ放電管（5
1）中の放電エネルギに変換され、他のマイクロ波はそ
のまま導波管（３）中を伝搬してしまうために、マイク
ロ波の利用効率、すなわちレーザ発振効率が非常に低い
という問題があつた。
この発明はかかる問題点を解消するためになされたもの
で、マイクロ波エネルギから放電エネルギへの変換効
率、すなわちレーザ発振効率の高いガスレーザ発振器を
得ることを目的とする。
で、マイクロ波エネルギから放電エネルギへの変換効
率、すなわちレーザ発振効率の高いガスレーザ発振器を
得ることを目的とする。
この発明に係るガスレーザ発振器は、導波管の少なくと
も一部をリッジ導波管にするとともに、レーザ放電管を
このリッジ導波管に沿って配設するようにしたのであ
る。
も一部をリッジ導波管にするとともに、レーザ放電管を
このリッジ導波管に沿って配設するようにしたのであ
る。
この発明におけるレーザ放電管中のレーザガスは、リッ
ジ導波管中の強いマイクロ波電界によつて放電するとと
もに、マイクロ波の伝搬方向に沿ってマイクロ波を吸収
する。
ジ導波管中の強いマイクロ波電界によつて放電するとと
もに、マイクロ波の伝搬方向に沿ってマイクロ波を吸収
する。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ発振器の構成
を示す部分断面図であり、（１）はマイクロ波発振器で
あるマグネトロン、（２）はマイクロ波の励振点となる
マグネトロンアンテナ、（３）は導波管、（４）はこの
導波管（３）のリッジ部、（41）はリッジテーパ部、
（５）はセラミツクで形成されたレーザ放電管、（６）
はレーザガスが充填された放電部、（７）はレーザ発振
用の全反射鏡、（８）は同じく半透鏡である。
を示す部分断面図であり、（１）はマイクロ波発振器で
あるマグネトロン、（２）はマイクロ波の励振点となる
マグネトロンアンテナ、（３）は導波管、（４）はこの
導波管（３）のリッジ部、（41）はリッジテーパ部、
（５）はセラミツクで形成されたレーザ放電管、（６）
はレーザガスが充填された放電部、（７）はレーザ発振
用の全反射鏡、（８）は同じく半透鏡である。
上記のように構成されたこの発明によるレーザ発振器に
おいて、マグネトロン（１）によつて発生したマイクロ
波は、マグネトロンアンテナ（２）より導波管（３）中
に放射される。この放射されたマイクロ波は、通常の断
面図形状および寸法の方形導波管中ではTE10モードとな
つて導波管軸方向に伝搬する。このTE10モードで伝搬す
るマイクロ波は、リッジテーパ部（41）を経てリッジ部
（４）においてリッジモードに変換される。
おいて、マグネトロン（１）によつて発生したマイクロ
波は、マグネトロンアンテナ（２）より導波管（３）中
に放射される。この放射されたマイクロ波は、通常の断
面図形状および寸法の方形導波管中ではTE10モードとな
つて導波管軸方向に伝搬する。このTE10モードで伝搬す
るマイクロ波は、リッジテーパ部（41）を経てリッジ部
（４）においてリッジモードに変換される。
第３図はリッジモードを説明スル図であり、矢印Ｅは電
界を示す。この図のように、リッジモードはリッジ先端
部分に電界が集中している。また、レーザ放電管（５）
は第２図に示したように、このリッジ先端部の電界が集
中している部分に設けられており、強いマイクロ波電界
によつて放電部（６）のレーザガスが放電するので、マ
イクロ波電力が比較的小さくても、高い圧力のレーザガ
スを放電させることができる。又、放電部（６）はマイ
クロ波の伝搬方向に沿って設けられているので、マイク
ロ波エネルギはマイクロ波が伝搬するにしたがって放電
エネルギに変換され、導波管（３）の終端部において反
射し、再びマグネトロンアンテナ（２）側へ向って反射
波として伝搬する。この反射波も伝搬するにしたがって
放電エネルギに変換され、導波管のリッジ部（４）およ
び放電部（６）の寸法とレーザガスのガス圧とを適切な
値に定めることによつて、伝搬する間にマイクロ波エネ
ルギすべて放電エネルギに変換される。
界を示す。この図のように、リッジモードはリッジ先端
部分に電界が集中している。また、レーザ放電管（５）
は第２図に示したように、このリッジ先端部の電界が集
中している部分に設けられており、強いマイクロ波電界
によつて放電部（６）のレーザガスが放電するので、マ
イクロ波電力が比較的小さくても、高い圧力のレーザガ
スを放電させることができる。又、放電部（６）はマイ
クロ波の伝搬方向に沿って設けられているので、マイク
ロ波エネルギはマイクロ波が伝搬するにしたがって放電
エネルギに変換され、導波管（３）の終端部において反
射し、再びマグネトロンアンテナ（２）側へ向って反射
波として伝搬する。この反射波も伝搬するにしたがって
放電エネルギに変換され、導波管のリッジ部（４）およ
び放電部（６）の寸法とレーザガスのガス圧とを適切な
値に定めることによつて、伝搬する間にマイクロ波エネ
ルギすべて放電エネルギに変換される。
一方、全反射鏡（７）と半透鏡（８）とでレーザ共振系
が構成されるので、放電部（６）の放電条件を適合させ
ることによつてレーザ発振が生じ、半透鏡（８）からレ
ーザ光を出射することができる。このようにして、マイ
クロ波エネルギはレーザエネルギに変換され、マイクロ
波エネルギの全てがほぼ放電エネルギに変換されるので
変換効率を高くすることができる。また、例えばCO2レ
ーザにおいては放電部の冷却が重要であるが、レーザ放
電管（５）とリツジ部（４）とが接触しているのでリッ
ジ部（４）の導波管外部より冷却することが可能とな
り、冷却効率も良くすることができる。
が構成されるので、放電部（６）の放電条件を適合させ
ることによつてレーザ発振が生じ、半透鏡（８）からレ
ーザ光を出射することができる。このようにして、マイ
クロ波エネルギはレーザエネルギに変換され、マイクロ
波エネルギの全てがほぼ放電エネルギに変換されるので
変換効率を高くすることができる。また、例えばCO2レ
ーザにおいては放電部の冷却が重要であるが、レーザ放
電管（５）とリツジ部（４）とが接触しているのでリッ
ジ部（４）の導波管外部より冷却することが可能とな
り、冷却効率も良くすることができる。
なお、上記実施例では放電部（６）とマグネトロンアン
テナ（２）とを比較的近接した位置に配設した例につい
て説明したが、第４図に示すような導波管（３）にコー
ナ部（31）を設けて放電部（６）とマグネトロンアンテ
ナ（２）とを離隔した位置に配設する構成にすれば、マ
グネトロンアンテナ（２）近傍の乱れた電磁界に放電部
（６）が影響されないために、放電が乱れる恐れがなく
なる。また、レーザ放電管（５）より離れた導波管
（３）の位置にインピーダンス整合素子（33）を挿入す
ることによつて、マイクロ波整合が容易となるために、
リッジ部（４）および放電部（６）の寸法の設計が容易
になる。
テナ（２）とを比較的近接した位置に配設した例につい
て説明したが、第４図に示すような導波管（３）にコー
ナ部（31）を設けて放電部（６）とマグネトロンアンテ
ナ（２）とを離隔した位置に配設する構成にすれば、マ
グネトロンアンテナ（２）近傍の乱れた電磁界に放電部
（６）が影響されないために、放電が乱れる恐れがなく
なる。また、レーザ放電管（５）より離れた導波管
（３）の位置にインピーダンス整合素子（33）を挿入す
ることによつて、マイクロ波整合が容易となるために、
リッジ部（４）および放電部（６）の寸法の設計が容易
になる。
また、第５図に示すように導波管（３）の両側にリッジ
部（41），（42）を設けた双リッジ導波管とし、例えば
石英ガラス管のような円筒管を用いてレーザ放電管（5
1）としても、マイクロ波エネルギを効率良く放電エネ
ルギに変換でき、しかも放電部が円筒であるためにレー
ザ発振モードも低次にできる。
部（41），（42）を設けた双リッジ導波管とし、例えば
石英ガラス管のような円筒管を用いてレーザ放電管（5
1）としても、マイクロ波エネルギを効率良く放電エネ
ルギに変換でき、しかも放電部が円筒であるためにレー
ザ発振モードも低次にできる。
上記の２つの実施例はいずれもレーザ発振用の鏡（全反
射鏡及び半透鏡）をレーザ放電管の両端に設けている
が、レーザ放電管の両端にブリュースター窓を設け、外
部にレーザ発振用の鏡を設けてレーザ発振させるように
してもよいことはいうまでもない。
射鏡及び半透鏡）をレーザ放電管の両端に設けている
が、レーザ放電管の両端にブリュースター窓を設け、外
部にレーザ発振用の鏡を設けてレーザ発振させるように
してもよいことはいうまでもない。
この発明は以上説明したように、マイクロ波を伝搬させ
る導波管の少なくともその一部をリッジ導波管とし、レ
ーザガスを封入したレーザ放電管をリッジ導波管のリッ
ジ部に沿って配設するように構成したので、高い圧力の
レーザガスを放電させることができ、レーザ発振効率の
高いガスレーザ発振器が得られる効果がある。
る導波管の少なくともその一部をリッジ導波管とし、レ
ーザガスを封入したレーザ放電管をリッジ導波管のリッ
ジ部に沿って配設するように構成したので、高い圧力の
レーザガスを放電させることができ、レーザ発振効率の
高いガスレーザ発振器が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるガスレーザ発振器の
構成を示す部分断面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ
断面図、第３図はリッジ導波管部の電界分布を示す図、
第４図はこの発明の他の実施例によるガスレーザ発振器
を示す部分断面図、第５図はこの発明の他の実施例を示
すリッジ導波管部の断面図、第６図は従来のガスレーザ
発振器の一例を示す断面図、第７図は第６図におけるＢ
−Ｂ断面図である。 図において、（１）はマグネトロン、（２）はマグネト
ロンアンテナ、（３）は導波管、（４）はリッジ部、
（５）はレーザ放電管、（７）は全反射鏡、（８）は半
透鏡、（31）はコーナ部、（33）はインピーダンス整合
素子。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
構成を示す部分断面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ
断面図、第３図はリッジ導波管部の電界分布を示す図、
第４図はこの発明の他の実施例によるガスレーザ発振器
を示す部分断面図、第５図はこの発明の他の実施例を示
すリッジ導波管部の断面図、第６図は従来のガスレーザ
発振器の一例を示す断面図、第７図は第６図におけるＢ
−Ｂ断面図である。 図において、（１）はマグネトロン、（２）はマグネト
ロンアンテナ、（３）は導波管、（４）はリッジ部、
（５）はレーザ放電管、（７）は全反射鏡、（８）は半
透鏡、（31）はコーナ部、（33）はインピーダンス整合
素子。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (6)
- 【請求項１】マイクロ波発振器、レーザガスを封入した
レーザ放電管、及びこのレーザ放電管と上記マイクロ波
発振器との間に設けられた導波管を備え、上記マイクロ
波発振器からのマイクロ波を上記導波管に励振し、この
導波管の少なくとも一部をリッジ導波管とし、このリッ
ジ導波管のリッジ部に沿って上記レーザ放電管を配設し
たことを特徴とするガスレーザ発振器。 - 【請求項２】リッジ導波管が単一リッジ導波管であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ
発振器。 - 【請求項３】リッジ導波管が双リッジ導波管であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ発
振器。 - 【請求項４】リッジ導波管のリッジ部に接触してレーザ
放電管を配設したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のガスレーザ発振器。 - 【請求項５】導波管にコーナ部を設けた形状にすること
によって、マイクロ波発振器から上記導波管におけるマ
イクロ波励振点よりレーザ発振管までの距離を離隔させ
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項のガスレーザ
発振器。 - 【請求項６】マイクロ波励振点とレーザ発振器との間に
インピーダンス整合素子を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第５項記載のガスレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24160985A JPH0716036B2 (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | ガスレ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24160985A JPH0716036B2 (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | ガスレ−ザ発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62104084A JPS62104084A (ja) | 1987-05-14 |
| JPH0716036B2 true JPH0716036B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=17076862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24160985A Expired - Lifetime JPH0716036B2 (ja) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | ガスレ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716036B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2566585B2 (ja) * | 1987-09-10 | 1996-12-25 | 三菱電機株式会社 | 光導波路型気体レーザ装置 |
-
1985
- 1985-10-30 JP JP24160985A patent/JPH0716036B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62104084A (ja) | 1987-05-14 |
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