JPH0732277B2 - レーザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はレーザ装置に関する。

（従来の技術） 銅蒸気レーザ装置、金蒸気レーザ装置等の金属蒸気レー
ザ装置では主として励起源となる放電電極の放電の熱で
耐熱性容器内に封入された各種金属片が蒸気化されあら
かじめ耐熱性容器内に封入されていたバッファガスと混
合し、この混合ガスをレーザ媒質としてレーザ発振が行
われる。耐熱性容器はたとえばアルミナセラミックス管
が用いられるが蒸気化の際に極めて高熱となるためその
外部に真空の空間を設けたりあるいは断熱材を設けて内
部の熱を遮断している。ところで、金属片を蒸気化する
際の耐熱性容器の内部温度はできるだけ均一な温度分布
となることがレーザ発振には好都合であるが、通常は容
器内における中央部が高温となる。銅蒸気レーザ装置の
場合では1400〜1500℃、金蒸気レーザ装置の場合では15
00〜1600℃の温度が必要であり、温度が上昇しすぎると
耐熱性容器が破壊してしまうため、温度センサを設けて
温度制御を行って破壊を防止することが行われている。
しかしながら、温度センサでは局部的な温度しか測定で
きないため、次のような不都合があった。すなわち、バ
ッファガスの影響により温度分布が時間的に変化するた
め、局部的に測定しても全体の温度分布を把握すること
は困難である。また温度センサの配置も真空空間や断熱
材を設けた複雑な構造をもつ装置をより複雑化してしま
う問題があった。また増幅用の装置においても同様の問
題が生じていた。

（発明が解決しようとする問題点） 以上のように容器内の温度分布は一定でなく、またその
分布が流動的である点に鑑みそのような分布状態で容器
内の温度を適切に検出する手段を備えたレーザ装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用） 本発明のレーザ装置を構成する容器の共振軸方向に変位
する変位量を検出する検出手段を上記容器の両端部の外
側近傍に付加した構成とし、たとえばその検出した変位
量に基ずいて容器内の放電強さを制御することで最適な
動作温度が保てるようになる。

（実施例） 以下、本発明を金属蒸気レーザ装置の場合を例として説
明する。

図面において、複数の銅片（１）を収納したアルミナセ
ラミックス管からなる耐熱性容器（２）を有し、その両
端部には導電性部材からなるフランジ付きの管体（3
a），（3b）が嵌装されている。なお、この耐熱性容器
（２）は円筒状が好ましいが、断面が矩形の中空体でも
よい。上記フランジ間には耐熱性容器（２）を所定の空
間をおいて同心的に取り囲んだ石英管（４）がＯリング
（5a），（5b）を介して気密に設けられている。上記空
間にはアルミナセラミックスのファイバからなる断熱材
（６）が充填されている。また、石英管（４）の外側部
にはスペーサ（７）を介し金属管（８）が嵌装されてい
る。耐熱性容器（２）の両端には磁性部材からなる放電
電極（9a），（9b）が機械的に結合されている。これら
放電電極（9a），（9b）は管体（3a），（3b）の内壁面
に部分的に接触している。一方、管体（3a），（3b）の
両端には、全反射鏡（10）、出力鏡（11）からなる光共
振器がＯリング（12a），（12b）を介しホルダー（13
a），（13b）によって気密に取り付けられている。以上
が発振部本体で、この本体の外部には耐熱性容器（２）
内へHeその他の希ガスからなるバッファガスを供給する
供給装置（14）が設けられている。この供給装置（14）
と一方の管体（3a）のフランジ部との間は供給管（15）
で接続され、バッファガスは断熱材（６）を通りかつ管
体（3a），（3b）と絶縁性容器（２）との間の部分的な
間隙を通って絶縁性容器（２）内に供給されるようにな
っている。また、他端側になる管体（3b）のフランジ部
には排出管（16）が接続されている。上記バッファガス
の圧力および流量は供給管（15）に設けたバルブ（17）
と排出管（16）に設けたバルブ（18）および真空ポンプ
（19）とによって調節されるようになっている。また、
放電電極（9a），（9b）へ所定の放電電荷を供給する電
源部（20）は管体（3a）と金属管（８）とに接続されて
いる。なお、金属管（８）と管体（3b）との間はリード
線（21）で接続され、この金属管（８）側がアース側に
なっている。また、供給管（15）と管体（3a）とは絶縁
されている。上記電源部（20）は制御装置（22）と接続
している。この制御装置（22）は放電電極（9a），（9
b）の光共振器側になる端部近傍に位置するとともに管
体（3a），（3b）の外側部に近接して設けられた磁気セ
ンサ（23a），（23b）の検出信号を入力するようになっ
ている。なお、管体（3a），（3b）と金属管（８）の外
側部には冷却管（24）が巻回されている。この冷却管
（24）は熱交換器（25）に接続され、冷却水が常時循環
するようになっている。

以上の構成において、供給装置（14）からバッファガス
が常時所定量供給され、耐熱性容器（２）内はこのバッ
ファガスによってたとえば数10〜100Torr程度のガス圧
に保たれている。ここで、放電電極（9a），（9b）で放
電が開始されると、その放電の際発生した熱で耐熱性容
器（２）内は高温となり銅片（１）は溶融しやがて気化
する。この気化した銅蒸気とバッファガスとの混合ガス
は上記放電によって励起されかつ光共振されて波長510.
6nmと578.2nmのスペクトル線をもつパルスレーザ光
（Ｌ）が高繰り返し（5KHz）で出力鏡（11）より放出さ
れる。ところで、上記の放電中、耐熱性容器（２）は高
温に熱せられ管径方向および管軸方向（共振軸方向）に
膨張する。このうち、管軸方向の膨張に伴なって耐熱性
容器（２）と機械的に結合している電極（9a），（9b）
も一体的に管軸方向に移動する。したがって上記管軸方
向の膨張、すなわち、耐熱性容器（２）の管軸方向へ伸
長する変位量は磁気センサ（23a），（23b）による電極
（9a），（9b）の上記移動の検出で間接的に検出され
る。これら検出された検出信号は制御装置（22）で信号
処理されて上記変位量を所定量になるように電源部（2
0）にフィードバックされる。

なお、上記実施例では電極の変位量を磁気センサにて検
出したが、耐熱性容器の一部に透明な窓部を設け変位量
を光電的に検出するようにしてもよい。この場合、検出
対象は放電電極でなく、他の磁性体を放電電極に付加し
て変位を検出するようにしてもよいし、あるいは直接耐
熱性容器の変位を検出してもよい。変位量の検出は両側
でなくどちらか一方のみの検出でもよい。さらに、本発
明は上記のように内部ミラー形ばかりでなく、外部ミラ
ー形の光共振器の構成の場合にも適用可能であることは
いうまでもない。また、変位量を電源部にフィードバッ
クして自動制御するようにしたが手動にしてもよい。金
属を蒸気にするためのヒーターを別に設けた構成の場合
も同様である。

〔発明の効果〕

容器の軸方向に温度分布があっても耐熱性容器の軸方向
に伸長する変位量を検出するようにしたので、この検出
量に基いて温度換算すれば、耐熱性容器内の温度を平均
的に検出することが可能となった。このため、温度制御
が安定し熱破壊などの事故を未然に防止できるようにな
った。また、装置自体も複雑な構造とならず、従来の熱
電対の設置に比べ徒らに大形化を招く不都合は解消され
た。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す一部断面を示す構成図で
ある。 （１）……銅片、（２）……耐熱性容器、（9a），（9
b）……放電電極、（10）……全反射鏡、（11）……出
力鏡、（20）……電源部、（23a），（23b）……磁気セ
ンサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部にレーザ活性媒質を有した容器の端部
   近傍に、前記レーザ活性媒質の共振軸方向に前記容器が
   変形する量を検出する検出手段が配設されていることを
   特徴とするレーザ装置。
2. 【請求項２】バッファガスと金属蒸気とからなるレーザ
   活性媒質を有した耐熱性の容器の両端部内に設けられた
   放電電極と、 前記放電電極に所定の電圧を印加する電源部と、 前記耐熱性容器の両端に気密に取り付けられ前記励起に
   よって生じたレーザ光を光共振する光共振器と、 を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   レーザ装置。
3. 【請求項３】前記検出手段が前記放電電極の共振軸方向
   の変位量を磁気的もしくは光電的に検出する手段よりな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ
   装置。
4. 【請求項４】前記検出手段が前記容器に結合された磁性
   体の共振軸方向の変位量を磁気的もしくは光電的に検出
   する手段よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のレーザ装置。