JPH073655Y2 - 着脱可能なアパーチャーを有するレーザガス放電管のアノード電極構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、共振器長の長いガスレーザ発振器に対し良質
のシングルモード（TEM_○○）を取り出すための技術に
関する。

〔従来の技術〕

従来、ガスレーザ発振器において、共振器長が長くなる
と、良質のTEM_○○モードが得られにくくなる問題があ
った。解決策として、共振器内の適当な場所、たとえば
出力鏡，全反射鏡にアパーチャーを入れて回折損失を増
やしたり、またはカソード電極部にアパーチャーを挿入
し共振器内で高次の横モードが成長しない様にしてい
た。

〔考案が解決しようとする課題〕

たとえばCO₂レーザーの場合、上述した従来の方法で
は、比較的共振器長の短いもの（3m以下程度）について
は満足できる良質のTEM_○○モードが得られる。しかし
ながら、共振器長が約5m以上になると、従来の方法では
共振器内のレーザビームを制御できなくなる。この理由
として、共振器長を長くするまたは１回路あたりの放電
長を長くするに従って、実際のレーザ発振器では、各レ
ーザミラー（折り返し鏡）間隔が長くなるため、共振器
内で成長させているレーザビームに制限（損失）を与え
ている各アパーチャーの間隔が長くなる。この結果、長
くなったアパーチャーの相互間で高次の横モード並びに
レーザ管の内面で反射されたバウンダリーモード（boun
dary mode）と呼ばれる一種の散乱光まで成長させてし
まうことになる。このためTEM_○○モードの様なシング
ルモードが得られにくくなる。

上述したバウンダリーモードを共振器内で成長させなく
するために、これまで数々の努力がなされてきた。たと
えば米国特許（USP363,843,1982年３月31日公告）に見
られる様に、レーザ管の途中に適当な間隔で円環状のア
パーチャーを配置するのにレーザ管自身を整形させた
り、またはレーザ管の内部に挿入させたりしてきた。

しかしながらこの方法では共振器の構成等を若干でも変
更させるたびにこのアパーチャーの口径を変える必要が
あり、大変面倒な作業が必要であった。特に前記米国特
許の実施例の如く、レーザ管（ガラス）自身の一部を変
形させてアパーチャーを作ったり、アパーチャーをレー
ザ管内面に密着させて挿入した場合、共振器構成を変え
るたびにレーザ管そのものを全て変換する必要が生じ、
経済的でなく、融通性もない。さらに、誤まったアパー
チャー口径を有するレーザ管で共振器を構成しレーザ発
振させた場合、レーザ光がアパーチャーによってさえぎ
られ、熱ひずみによりレーザ管（ガラス又はセラミック
管）を破損させてしまう欠点があった。

〔考案の従来技術に対する相違点〕

上述した従来方式であるレーザ管そのものに回折損失を
与えるアパーチャーを設ける構造に対し、本考案ではレ
ーザ放電管のアノード電極部に脱着の可能な円筒状のリ
ング電極にピン電極をうめ込んだアノード電極を設置
し、この円筒状のリング電極そのものをアパーチャーに
したという相違点を有する。

〔課題を解決するための手段〕

本考案のアノード電極は、金属製のアパーチャーにピン
電極を取り付け、金属製アノード電極保持部にネジを用
いて脱着が可能にしてある。

〔実施例１〕 次に本考案の実施例について説明する。

第１図（ａ），（ｂ）は本考案のアノード電極部の第１
の実施例を示し、（ａ）は断面図、右側面図である。1a
は円筒状アノード電極本体部、2aがアノードアパーチャ
ー、3aはピンアノード、4aはアノードアパーチャー留め
ネジ、5aはレーザ管シール部、6aはレーザガス供給部、
7aはレーザ管シールフランジ用留めネジ、8aは冷却油流
路、である。

アノード電極本体部1aとアノードアパーチャー2a並びに
ピンアノード電極3aはアルミニウムまたは銅製でできて
おり、高電圧電源からのケーブルはアノード電極本体部
1aに接続すればピンアノード電極3aと電気的に接続され
ることになるため、このピンアノード電極とカソード電
極の間にて、放電を行なわせることが可能になる。この
様子を第３図に示した。図において、8aはレーザ管シー
ルフランジ、9aはレーザ管シールフランジをアノード電
極本体部1aに固定するための留めネジ（オス）、10aは
電極内部の気密を保つためのＯリング、11aはレーザ
管、12aは放電プラズマを示したもので、またカソード
電極（図示せず）はレーザ管11aの他端に設けられてい
る。またピンアノード3aは第２図に示す如くアノードア
パーチャー2aにネジで固定できる様になっており、容易
にピン電極の交換が可能となっている。尚、ピンアノー
ド3aは、アノードアパーチャー2aのアパーチャー口径と
できるだけ近いところに設置できる様になっている。

本考案の第１の実施例により、従来まで用いられてきた
第５図に示すように全長が１本あたり約2m程度のレーザ
管20を何本か連結させたレーザ共振器では得ることの困
難であったTEM_○○モードのシングルモードを簡単に高
効率で得ることができる様になった。

さらに本実施例を用いればアノードアパーチャー2aは容
易に交換可能なため、異なった口径のアパーチャーを用
意するだけでTEM_○○シングルモードを高効率に取り出
す際に必要な最適のアパーチャー径を見つけ出せる。従
来の様に異なった口径を有するレーザ管を準備する必要
がないため、非常に経済的であり、新しいレーザの開発
に費やす時間等も少なくて済む。さらに本実施例ではア
ノードアパーチャーを電極と兼用したことにより、CO₂
レーザーのようにグロー放電を生じさせる場合、注入電
力がリング電極のときと比較して大きく増大させられ
る。さらに、このピン電極をアノードアパーチャーのア
パーチャー口径の近くに設置することにより、放電プラ
ズマをすぐに光軸上に作ることが可能になるため放電プ
ラズマ長を有効に利用することができる。第１図
（ａ），（ｂ）に示した様に、となり合う放電管のアノ
ードアパーチャー上のピン電極3aは必ず光軸に対して対
称に配置することによりモードはより均一にすることが
可能である。

〔実施例２〕 第４図は本考案の第２の実施例の断面図である。

図において、2aはアノードアパーチャーである。本実施
例においてはアノードアパーチャー自体の外径円周上に
ネジを切ってあり、このネジにより円筒状アノード電極
本体部1aに固定するようにしてある。アノードアパーチ
ャー2aの光軸方向の肉厚は非常に重要なパラメータであ
り、実験の結果、約10mm以上でないとアパーチャーを挿
入する効果がうすれる場合がある。特に5mm以下のとき
は効果がほとんど認められないこともある。これはアパ
ーチャーの内径が小さいとき回折の影響が大きく出てく
るためである。そこで本実施例においてはアノードアパ
ーチャーを光軸方向に所定の間かくをおいて２つに分け
て固定することにより等価的に肉厚の厚いアパーチャー
の働きをもたせている。

尚、本実施例ではアノードとカソードの放電距離を1mと
して８回路までの放電長（全放電長8m）で良好なTEM
_○○モードが得られた。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案はTEM_○○シングルモードの
レーザ光が容易に得られ、しかもアパーチャーの交換も
可能なので設計変更のたびに新しいレーザ管を用意する
必要もなく経済的で融通性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例を示し、（ａ）は断面
図、（ｂ）は右側面図、第２図は第１図の実施例に使用
するアノードアパーチャーの拡大断面図、第３図は第１
の実施例を使用するレーザ装置の一部断面を正面図、第
４図は本考案の第２の実施例を示す断面図、第５図は、
従来使用されてきたレーザ放電管の断面図である。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】２回路以上の放電回路数を有するレーザガ
   ス放電管の間に気密接続されたアノード電極構造におい
   て、円筒状アノード電極本体と、光軸方向に適当な厚み
   を有する金属製円筒状アパーチャーとを有し、前記アパ
   ーチャーを前記アノード電極本体から脱着できる構造と
   し、さらに、前記アパーチャー自身をアノード電極とし
   て用いることを特徴としたアノード電極構造。
2. 【請求項２】前記レーザガス放電管の一端に配置された
   カソード電極と対向する前記アパーチャーの面上にピン
   電極が固定され、且つ前記ピン電極は前記アパーチャー
   口径の近くに配置したことを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項記載のアノード電極。
3. 【請求項３】前記アパーチャーの口径は各アパーチャー
   のレーザ共振器内の位置により一意的に定まる口径にす
   ることを特徴とした実用新案登録請求の範囲第１項記載
   のアノード電極構造。