JPH071810B2 - イオンレーザ装置 - Google Patents
イオンレーザ装置Info
- Publication number
- JPH071810B2 JPH071810B2 JP60171184A JP17118485A JPH071810B2 JP H071810 B2 JPH071810 B2 JP H071810B2 JP 60171184 A JP60171184 A JP 60171184A JP 17118485 A JP17118485 A JP 17118485A JP H071810 B2 JPH071810 B2 JP H071810B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- tube portion
- magnetic field
- thin tube
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/032—Constructional details of gas laser discharge tubes for confinement of the discharge, e.g. by special features of the discharge constricting tube
- H01S3/0323—Constructional details of gas laser discharge tubes for confinement of the discharge, e.g. by special features of the discharge constricting tube by special features of the discharge constricting tube, e.g. capillary
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はイオンレーザ装置に係り、特にそのレーザ出力
を数倍に向上させる装置に関する。
を数倍に向上させる装置に関する。
（従来の技術） 従来、特にガスレーザの分野で磁力を発振装置に組込ん
だ装置が提案されていること知られている。たとえば特
公昭45-16558号公報においてヘリュウムネオンガスレー
ザに不均一磁場を印加した例を開示したものが知られて
いる。この開示された技術には、レーザ管の外側にその
長手方向に沿って複数の磁石を配置した実施例が示され
ている。ところで、一般にヘリュウムネオンレーザにお
いては放電電流を一定にしても出力が周期的に変化す
る。また、磁場を印加すると出力増加が計れるととも
に、この出力の周期的変化が小さくなるが実用的にはさ
らに小さくする必要があり、上記従来技術では、不均一
磁場の磁場の強さをレーザ出力が不均一磁場の強さの増
加に対して飽和する磁場の値より大きい値にしてレーザ
光出力の経時変化を低減せしめ、出力の周期的変化を防
止している。
だ装置が提案されていること知られている。たとえば特
公昭45-16558号公報においてヘリュウムネオンガスレー
ザに不均一磁場を印加した例を開示したものが知られて
いる。この開示された技術には、レーザ管の外側にその
長手方向に沿って複数の磁石を配置した実施例が示され
ている。ところで、一般にヘリュウムネオンレーザにお
いては放電電流を一定にしても出力が周期的に変化す
る。また、磁場を印加すると出力増加が計れるととも
に、この出力の周期的変化が小さくなるが実用的にはさ
らに小さくする必要があり、上記従来技術では、不均一
磁場の磁場の強さをレーザ出力が不均一磁場の強さの増
加に対して飽和する磁場の値より大きい値にしてレーザ
光出力の経時変化を低減せしめ、出力の周期的変化を防
止している。
（発明が解決しようとする課題） 上記の場合、周期的に不均一に出る発振モードに不均一
磁場を与えていわば混合したようにして発振モードの数
を平均化するようにしている。したがって、磁場の強さ
をレーザ出力が不均一磁場の強さの増加に対して飽和す
る磁場の値より大きい値にしても、周期的な変化の防
止、すなわち、平均出力値に極力近付けるのであって、
平均出力値そのものをたとえば２倍、３倍にすることは
できなかった。また、周知のようにヘリュウムネオンレ
ーザは原子レーザであり、イオンの励起準位を使うイオ
ンレーザに比べて反転分布する上位エネルギ準位が遥か
に低い。このため、上記不均一磁場を印加するような構
成を原子レーザとはレーザ発振のエネルギ準位が全く異
なるイオンレーザに適用しても出力の増大を図ることが
できなかった。
磁場を与えていわば混合したようにして発振モードの数
を平均化するようにしている。したがって、磁場の強さ
をレーザ出力が不均一磁場の強さの増加に対して飽和す
る磁場の値より大きい値にしても、周期的な変化の防
止、すなわち、平均出力値に極力近付けるのであって、
平均出力値そのものをたとえば２倍、３倍にすることは
できなかった。また、周知のようにヘリュウムネオンレ
ーザは原子レーザであり、イオンの励起準位を使うイオ
ンレーザに比べて反転分布する上位エネルギ準位が遥か
に低い。このため、上記不均一磁場を印加するような構
成を原子レーザとはレーザ発振のエネルギ準位が全く異
なるイオンレーザに適用しても出力の増大を図ることが
できなかった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、出力を大
幅に向上させたイオンレーザ装置を提供することを目的
とする。
幅に向上させたイオンレーザ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と作用） 希ガスレーザ媒質を封入したレーザ管の一部を形成する
放電細管部のほぼ全長にわたる長さの磁石体を有し上記
放電細管部を間にしてこの放電細管部の軸中心に対して
交差する方向から磁界を与えるように上記磁石体を上記
放電細管部のほぼ全長にわたって互いに異極を対向させ
て配置したもので、放電細管部内のほぼ全長にわたって
電界と磁界とによるサイクロトロン運動が起こり、その
結果管内の電子温度が増大することでレーザ出力出力が
増大する。
放電細管部のほぼ全長にわたる長さの磁石体を有し上記
放電細管部を間にしてこの放電細管部の軸中心に対して
交差する方向から磁界を与えるように上記磁石体を上記
放電細管部のほぼ全長にわたって互いに異極を対向させ
て配置したもので、放電細管部内のほぼ全長にわたって
電界と磁界とによるサイクロトロン運動が起こり、その
結果管内の電子温度が増大することでレーザ出力出力が
増大する。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図に示すイオンレーザ装置はたとえばセラミック材料
などで作られアルゴン、クリプトンその他の希ガスレー
ザ媒質を気密に封入した封止構造のレーザ管（１）備え
ている。このレーザ管（１）の両端にはそれぞれブリュ
ースタ窓（２）が装着されている。また、レーザ管
（１）の軸方向中央部分はたの部分に比べて厚肉で内径
寸法が小さな（約1mm）放電細管部（３）に構成されて
いる。この放電細管部（３）の一端側には第１の大径管
部（４）が設けられ、他端側には第２の大径管部（５）
が設けられている。上記第１の大径管部（４）には陰極
（６）が設けられ、、第２の大径管部（５）には陽極
（７）が設けられていて、これらは図示しない放電用電
源に接続されている。また、上記放電細管部（３）の外
周にはこの放電細管部（３）の軸中心に対して交差する
方向から磁界を与えるよう一対もしくは第２図に示すよ
うな両端が対向するように曲成された一体形の磁界発生
装置としての永久磁石（８）が放電細管部（３）のほぼ
全長にわたって互いに異極を対向させて配置させてい
る。なお、この実施例では上記磁界はブリュースタ窓
（２）のブリュースタ角を作る面に垂直に与えるように
なっている。
１図に示すイオンレーザ装置はたとえばセラミック材料
などで作られアルゴン、クリプトンその他の希ガスレー
ザ媒質を気密に封入した封止構造のレーザ管（１）備え
ている。このレーザ管（１）の両端にはそれぞれブリュ
ースタ窓（２）が装着されている。また、レーザ管
（１）の軸方向中央部分はたの部分に比べて厚肉で内径
寸法が小さな（約1mm）放電細管部（３）に構成されて
いる。この放電細管部（３）の一端側には第１の大径管
部（４）が設けられ、他端側には第２の大径管部（５）
が設けられている。上記第１の大径管部（４）には陰極
（６）が設けられ、、第２の大径管部（５）には陽極
（７）が設けられていて、これらは図示しない放電用電
源に接続されている。また、上記放電細管部（３）の外
周にはこの放電細管部（３）の軸中心に対して交差する
方向から磁界を与えるよう一対もしくは第２図に示すよ
うな両端が対向するように曲成された一体形の磁界発生
装置としての永久磁石（８）が放電細管部（３）のほぼ
全長にわたって互いに異極を対向させて配置させてい
る。なお、この実施例では上記磁界はブリュースタ窓
（２）のブリュースタ角を作る面に垂直に与えるように
なっている。
上記構成において、永久磁石（８）によって放電細管部
（３）の全長にわたって管軸に向かって均一の磁界が与
えられると、放電細管部（３）内のほぼ全長にわたって
電界と磁界とによるサイクロトロン運動が一様に起こ
る。この結果、イオン化された希ガスレーザ媒質の電子
がその原子やイオンと衝突しながら陽極方向へドリフト
し、その方向への電子移動が減少する。したがって、管
軸方向への電界、すなわち管内の電子温度が増大し管内
エネルギー損失は増すが、レーザ出力はこれ以上に増大
することになる。
（３）の全長にわたって管軸に向かって均一の磁界が与
えられると、放電細管部（３）内のほぼ全長にわたって
電界と磁界とによるサイクロトロン運動が一様に起こ
る。この結果、イオン化された希ガスレーザ媒質の電子
がその原子やイオンと衝突しながら陽極方向へドリフト
し、その方向への電子移動が減少する。したがって、管
軸方向への電界、すなわち管内の電子温度が増大し管内
エネルギー損失は増すが、レーザ出力はこれ以上に増大
することになる。
ところで、第３図はアルゴンガスレーザにおいて磁界の
強さを変えた場合のレーザ出力の変化状態を放電電流を
パラメータとして示したものである。この図から分かる
ようにレーザ出力は磁束密度が400ガウス以上で急激に
増大し、約800ガウスで飽和状態になる。そして、磁界
強度を800ガウス以上にしても、レーザ出力はほぼ一定
で、その依存性が極めて少ない特性を示すことが実験に
より照明された。たとえば永久磁石（８）が希土類コバ
ルト磁石の場合、その磁束変化量（％）の温度異存性は
ほぼ第４図の特性を示す。この第４図からたとえば、20
0℃では約７％程度磁束密度が減少、すなわち、800ガウ
スの場合では約60ガウス弱減少することになる。したが
って、放電細管部（３）の外周に付設される永久磁石
（８）の磁界の強さを、たとえば上記レーザ管の場合86
0ガウス以上の磁束密度が放電細管部（３）に与えられ
るように設定しておけば、上記永久磁石（８）の温度と
ともに磁界に強さが変化しても、その磁束密度が800ガ
ウス以下に低下しなければ、レーザ出力が変動すること
がなく、出力の安定化が図れる。
強さを変えた場合のレーザ出力の変化状態を放電電流を
パラメータとして示したものである。この図から分かる
ようにレーザ出力は磁束密度が400ガウス以上で急激に
増大し、約800ガウスで飽和状態になる。そして、磁界
強度を800ガウス以上にしても、レーザ出力はほぼ一定
で、その依存性が極めて少ない特性を示すことが実験に
より照明された。たとえば永久磁石（８）が希土類コバ
ルト磁石の場合、その磁束変化量（％）の温度異存性は
ほぼ第４図の特性を示す。この第４図からたとえば、20
0℃では約７％程度磁束密度が減少、すなわち、800ガウ
スの場合では約60ガウス弱減少することになる。したが
って、放電細管部（３）の外周に付設される永久磁石
（８）の磁界の強さを、たとえば上記レーザ管の場合86
0ガウス以上の磁束密度が放電細管部（３）に与えられ
るように設定しておけば、上記永久磁石（８）の温度と
ともに磁界に強さが変化しても、その磁束密度が800ガ
ウス以下に低下しなければ、レーザ出力が変動すること
がなく、出力の安定化が図れる。
また、第３図における出力飽和点では磁界がない場合に
比べてレーザ出力が約３〜４倍となる。この場合、発振
効率は放電維持電圧が伴うため、２〜３倍程度と算出す
ることができる。したがって、永久磁石（８）を磁束密
度が定常状態において、レーザ出力と磁束密度との関係
においてレーザ出力の飽和点を指す磁束密度に望ましく
は永久磁石（８）の上昇温度に相当する損失磁束密度分
を付加した以上の磁束密度に設定されたものを設ける。
比べてレーザ出力が約３〜４倍となる。この場合、発振
効率は放電維持電圧が伴うため、２〜３倍程度と算出す
ることができる。したがって、永久磁石（８）を磁束密
度が定常状態において、レーザ出力と磁束密度との関係
においてレーザ出力の飽和点を指す磁束密度に望ましく
は永久磁石（８）の上昇温度に相当する損失磁束密度分
を付加した以上の磁束密度に設定されたものを設ける。
また、上記一実施例では磁界発生装置として永久磁石を
挙げたが、それに代わり電磁石であってもよい。
挙げたが、それに代わり電磁石であってもよい。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明は希ガスレーザ媒質を封入し
たレーザ管の一部を形成する放電細管部のほぼ全長にわ
たる長さの磁石体を有し上記放電細管部を間にして上記
磁石体を上記放電細管部の全長にわたって互いに異極を
対向させて配置したので、イオンレーザ装置においてそ
の出力を大幅に向上することができた。
たレーザ管の一部を形成する放電細管部のほぼ全長にわ
たる長さの磁石体を有し上記放電細管部を間にして上記
磁石体を上記放電細管部の全長にわたって互いに異極を
対向させて配置したので、イオンレーザ装置においてそ
の出力を大幅に向上することができた。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は装置全体の断
面図、第２図は第１図II-II線に沿う断面図、第３図は
レーザ出力と磁束密度との関係を示す図、第４図は希土
類コバルト磁石の可逆温度特性を示す図である。 （１）……レーザ管、（３）……放電細管部、（８）…
…永久磁石。
面図、第２図は第１図II-II線に沿う断面図、第３図は
レーザ出力と磁束密度との関係を示す図、第４図は希土
類コバルト磁石の可逆温度特性を示す図である。 （１）……レーザ管、（３）……放電細管部、（８）…
…永久磁石。
フロントページの続き (72)発明者 林 俊治 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (56)参考文献 特公 昭45−16558（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−36200（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭57−14578（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】希ガスレーザ媒質を封入したレーザ管の一
部を形成する放電細管部のほぼ全長にわたる長さの磁石
体を有し上記放電細管部を間にしてこの放電細管部の軸
中心に対して交差する方向から磁界を与えるように上記
磁石体を上記放電細管部のほぼ全長にわたって互いに異
極を対向させて配置したことを特徴とするイオンレーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171184A JPH071810B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | イオンレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171184A JPH071810B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | イオンレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232676A JPS6232676A (ja) | 1987-02-12 |
| JPH071810B2 true JPH071810B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=15918561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60171184A Expired - Lifetime JPH071810B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | イオンレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071810B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5714578A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-25 | Otsuka Pharmaceut Co Ltd | 2-benzimidazolinone derivative |
-
1985
- 1985-08-05 JP JP60171184A patent/JPH071810B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6232676A (ja) | 1987-02-12 |
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