JPH0716040B2 - ガスレーザ発振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は内部のレーザガス媒質を強制循環させながらレ
ーザ光を発振するガスレーザ発振装置に関する。

（従来の技術） 放電方向に対してレーザ光が垂直に放出されるTEA CO₂
レーザやエキシマレーザ等は、その応用上高繰返し動作
できることが望まれる。このようなレーザ発振装置は例
えば第３図に示されるように構成されている。このレー
ザ発振装置１のレーザ管２は軸方向に長い筒状に形成さ
れており、このレーザ管２内にはガスレーザ媒質が所定
の圧力を保って封入されている。そして、このレーザ管
２内には長手方向に亘って主放電を発生する陰極３およ
び陽極４とが対峙して設けられている。これらの陰極３
および陽極４は平行に設けられており、放電面の両端部
ａ、ｂ、ｃ、ｄは互いに離れる方向に湾曲された面で形
成されている。ここで、上記主放電はグロー放電であ
る。

また、これら主放電を発生する陰極３と陽極４とのそれ
ぞれの長手方向の左右側には予備電離電極５…が設けら
れており、この予備電離電極の上記陰極３側にはピーキ
ングコンデンサ６…がそれぞれ設けられている。そし
て、上記主放電を発生する陰極３と陽極４および予備電
離電極５…とにはレーザ管２の外側に設けられた高電圧
電源７が接続されている。

一方、上記レーザ管２内にはガスレーザ媒質を強制循環
するファン８が設けられている。このファン８はレーザ
管２の長手方向に亘って設けられており、放電管２の周
方向に沿って矢印ｆの向きにガス媒質を強制循環するよ
うに配設されている。

また、上記予備電離電極５…を含む放電電極３、４のガ
ス媒質の下流側とファン８の吸込側との間には放電によ
り加熱されたガスレーザ媒質を冷却する熱交換器９が設
けられている。

このように構成されることでガスレーザ媒質は、上記フ
ァン８により陰極３および陽極４の間に向けて送風さ
れ、これら電極３、４間を通過すると同時に放電が発生
され、レーザ光を発光する。これにより、加熱されたガ
スレーザ媒質は上記熱交換器９側に圧送される。

そして、熱交換器９によって冷却されることで放電によ
って発生した金属蒸気等の不純物が冷却凝固されてガス
レーザ媒質が清浄化される。こうして清浄化されたガス
レーザ媒質は再度上記ファン８により陰極３および陽極
４側に圧送される。

そして、ファン８からの風を陰極３および陽極４側に向
けて効果的に供給するために、ファン８側から電極３、
４側にかけて風ガイド10が設けられている。この風ガイ
ド10は送風方向の断面が長方形状に開口されており、上
記陰極３および陽極４の間に亘って設けられている。

このように風ガイド10が設けられたガスレーザ発振装置
１の電極３、４間でのガスレーザ媒質の流速は、第４図
中に実線ｒで示されるように電極３、４の長手方向に沿
って変化しており、特に両端側で著しく流速が低下する
性質をもっていた。

このため、ガス流速の低い電極３、４の両端側でアーク
放電が発生しやすく、安定したグロー放電を高繰返しす
ることが困難なものであった。

なお、第４図の上部は陰極３および陽極４と風ガイド10
の形状と位置関係を示しており、下部は縦軸に電極間ガ
ス流速、横軸に空間距離をとり電極３、４の長手方向に
沿ってガス流速の変化を示している。

（発明が解決しようとする課題） 主放電電極間に圧送されるガスレーザ媒質を導く風ガイ
ドは、上記電極の長手方向に長い長方形状に開口されて
いる。ところが、このように形成された風ガイドは長手
方向の端部側で流速が低くなる性質をもっており、電極
の両端側でアーク放電を発生しやすいものであった。こ
のため高繰返しで安定したグロー放電を発生することが
困難であった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、風ガ
イド形状を改良することでガス流速を電極の長手方向に
沿って均一化し、高繰返しができるガスレーザ発振装置
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 気密容器内に相対向して光共振軸方向の両端部間の間隔
が漸次広がる放電面を持つ主放電電極を設け、上記主放
電電極間にガスレーザ媒質を光共振軸および放電方向に
交差する方向に導く風ガイドを設け、この風ガイドの主
放電電極の両端部に亘って形成された吹出し口の両端側
を中央部より大きく開口させたガスレーザ発振装置にあ
る。

（作用） 主放電電極の上記両端部に亘って形成された風ガイドの
吹出し口の両端側を中央部より大きく開口させたことに
より、端部側のガスレーザ媒質の流れに対する抵抗を減
少できるので吹出し口全体に亘って略均一なガス流速で
ガスレーザ媒質を噴出させることができる。

（実施例） 本発明における一実施例を第１図乃至第３図を参照して
説明する。実施の対象となるガスレーザ発振装置１の基
本的な構造は従来のものと同様であり、レーザ管２の長
手方向の断面構造は第３図に示されるように構成されて
いる。このレーザ管２は軸方向に延長された筒状に形成
されており、内部にはガスレーザ媒質が所定圧力を保持
して封入されている。

そして、レーザ管２の内部には長抵抗方向に亘って主放
電を発生する陰極３および陽極４が対峙して設けられて
いる。これら陰極３および陽極４のそれぞれの両端部
ａ、ｂ、ｃ、ｄは互いに対峙される面が端部側に向かう
に従って離れるような曲面で形成されている。

さらに、上記陰極３および陽極４のそれぞれの長手方向
に対する左右側には複数の予備電離電極５…が長手方向
に沿って配設されている。これら予備電離電極５…の陰
極側にはピーキングコンデンサ６…がそれぞれ配設さ
れ、且つ上記主放電電極３、４および予備電離電極５…
には高電圧電源７が配設されている。

そして、レーザ管２内には主放電電極の陰極３および陽
極４の間に向けてガスレーザ媒質を送風するファン８が
設けられている。このファン８は主放電電極３、４に対
応する長さで形成され配設されている。また、主放電電
極３、４のガス流の下流側には熱交換器９が設けられて
いる。

さらに、上記ファン８と主放電電極３、４との間には後
述するように形成された風ガイド11が配設されている。

このように形成されたレーザ管２の両端部には、レーザ
光を透過する図示しない透過窓が設けられ、さらに、こ
れら透過窓の一方に対向する図示しない出力ミラーおよ
び他方の透過窓に対向する図示しない高反射ミラーとか
らなる光共振器が設けられている。

そして、上記ファン８によって圧送されたガスレーザ媒
質は風ガイド11に案内されて主放電電極３、４間に送ら
れる。この主放電電極３、４間ではグロー放電が発生さ
れ、これにともないレーザ光が発光される。このレーザ
光は上記光共振器間で発振増幅されて、出力ミラーから
出力されるようになっている。

ここで、上記風ガイド11における吹出し口11aの送風方
向の形状は第１図中に示されるように主放電電極３、４
の放電面形状に沿って形成されている。

なお、第１図中に示される吹出し口11aは開口形状を明
確にするために主放電電極３、４と別に図示している。

上記風ガイド11の吹出し口11aの形状は長手方向の中央
部で上記主放電電極３、４の長手方向の中途部の間隔の
寸法に対応して平行に開口されている。また、風ガイド
11の吹出し口11aの長手方向の両端部は上記主放電電極
の陰極３および陽極４のそれぞれの端面ａ、〜ｄの形状
に沿って形成されている。こうして形成された風ガイド
11の吹出し口11aの両端部は中央部に比較して開口面積
が大きくなっており、この端部側は従来構造の吹出し口
の端部に比較してガスレーザ媒質の流路抵抗が低くな
り、ガス流速を速めることができる。そして、上記吹出
し口11aから流出するガスレーザ媒質の流速は第１図中
に実線ｒで示されるように長手方向に沿って略一定とな
り、主放電電極３、４の端部側でアーク放電が発生され
ることを防止できるようになっている。なお、図中にお
いて破線ｉで示されているのは同一のファン８を使用し
た従来構造における空間距離と電極間ガス流速の関係で
あり、中央部で流速が高いものの両端部では流速が極端
に低くなっている。

このように長手方向に亘って流速を均一にすることによ
り主放電電極３、４の端部側でアーク放電が発生される
ことを防止できるので、繰返し数を高めることができ
る。第１図中に実線ｒで示された本実施例のガス流速
は、吹出し口11aの中央部で破線ｉで示される従来構造
の流速よりも遅いが、吹出し口11a端部側のガス流速の
低下が少ないので放電の乱れを防止できる。

これにより第２図中に実線ｒで示されるように本実施例
におけるレーザ発振装置は破線ｉで示される従来構造の
ものに比較して1.2〜1.5倍の繰返し数を得ることがで
き、さらに高いレーザ出力を得ることができる。ここ
で、繰返し数は単位時間当りの主放電の繰返し数であ
る。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではな
い。

〔発明の効果〕

風ガイドの吹出し口の形状を陰極および陽極の互いの放
電面の形状に沿って形成し、両端側を中央部よりも大き
く開口させたことにより、放電面の略全域に亘って均一
な流速でガスレーザ媒質を循環させることができる。こ
れにより、従来構造で発生しやすかったアーク放電を防
止して、さらに、高い放電の繰返し数を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の主放電電極および風
ガイド形状において空間距離に対する電極間ガス流速の
関係を示すガス流速図、第２図は本発明におけるガスレ
ーザ発振装置と従来のものとのレーザ出力を比較した性
能比較図、第３図は本発明の一実施例の実施対象である
ガスレーザ発振装置を示す側断面図、第４図は従来の陰
極および陽極と風ガイドの形状における空間距離と電極
間ガス流速との関係を示すガス流速図である。 １……レーザ発振装置、２……レーザ管、３……陰極、
４……陽極、８……ファン、９……熱交換器、11……風
ガイド、11a……吹出し口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気密容器内に相対向して設けられ光共振軸
   方向における両端部どうしの電極間の間隔が漸次広がる
   放電面を有して対をなす主放電電極と、上記主放電電極
   間に所定流速のガスレーザ媒質を上記光共振軸および放
   電方向に交差する方向とに導く風ガイドとを備えたガス
   レーザ発振装置において、上記風ガイドは上記主放電電
   極の上記両端部にわたる長さの吹出し口を有し、この吹
   出し口は上記主放電電極の両端部に対応する部分が中央
   部に対応する部分よりも大きく開口されたことを特徴と
   するガスレーザ発振装置。