JPH0738186A - 放電励起型ｃｏガスレーザ及びその励起方法 - Google Patents
放電励起型ｃｏガスレーザ及びその励起方法Info
- Publication number
- JPH0738186A JPH0738186A JP18051193A JP18051193A JPH0738186A JP H0738186 A JPH0738186 A JP H0738186A JP 18051193 A JP18051193 A JP 18051193A JP 18051193 A JP18051193 A JP 18051193A JP H0738186 A JPH0738186 A JP H0738186A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- discharge
- gas
- orthogonal
- excitation
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電励起型ＣＯガスレーザ及びその励起方法
に係るもので、レーザガスに高価で取り扱いの不便なＸ
ｅやＨｇを添加することなく、レーザガスを低温化する
労力及び設備を省略し、高効率、高出力のＣＯガスレー
ザを室温程度の温度雰囲気で発生させる。 【構成】 レーザガス流方向とレーザ光軸と放電電流方
向とが相互に直交する三軸直交型とするＣＯガスレーザ
とし、放電用電極に放電用高周波電流を流す高周波給電
手段が接続され、高周波放電によってレーザ発振を行な
う。
に係るもので、レーザガスに高価で取り扱いの不便なＸ
ｅやＨｇを添加することなく、レーザガスを低温化する
労力及び設備を省略し、高効率、高出力のＣＯガスレー
ザを室温程度の温度雰囲気で発生させる。 【構成】 レーザガス流方向とレーザ光軸と放電電流方
向とが相互に直交する三軸直交型とするＣＯガスレーザ
とし、放電用電極に放電用高周波電流を流す高周波給電
手段が接続され、高周波放電によってレーザ発振を行な
う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放電励起型ＣＯガスレ
ーザ及びその励起方法に係り、特に、室温で高効率、高
出力のＣＯガスレーザを作動させる技術に関するもので
ある。
ーザ及びその励起方法に係り、特に、室温で高効率、高
出力のＣＯガスレーザを作動させる技術に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】ＣＯガスレーザは、励起機
構上、高効率を得るため、低温で作動させることが必要
である。このため、特公平１−３３９５６号公報の開
示技術のように、液体窒素やフレオン等の冷媒でレーザ
ガスの冷却を行なう方法や、文献：Ｓ．Ｋｒａｕｓ
ａｎｄ Ｆ．Ｍａｉｓｅｎｈａｅｌｄｅｒ，Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．２２ ４２１（１９８０）の
開示技術のように、レーザガスを超音速膨張させて冷却
する方法が考えられているが、これらの冷却装置は、い
ずれも大掛かりな冷凍機や圧縮機で構成されるために、
システムとしても変換効率が低くなる。
構上、高効率を得るため、低温で作動させることが必要
である。このため、特公平１−３３９５６号公報の開
示技術のように、液体窒素やフレオン等の冷媒でレーザ
ガスの冷却を行なう方法や、文献：Ｓ．Ｋｒａｕｓ
ａｎｄ Ｆ．Ｍａｉｓｅｎｈａｅｌｄｅｒ，Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．２２ ４２１（１９８０）の
開示技術のように、レーザガスを超音速膨張させて冷却
する方法が考えられているが、これらの冷却装置は、い
ずれも大掛かりな冷凍機や圧縮機で構成されるために、
システムとしても変換効率が低くなる。
【０００３】一方、大掛かりな冷却装置を用いずに、Ｃ
Ｏガスレーザを発生させる方法として、特公平４−５
８７１７号公報の開示技術のように、同軸型の装置にＸ
ｅを添加したレーザガスを高速で放電部を通過させる方
法が提案されているが、Ｘｅが希ガスであるために高価
となり、運転コストの面から実用性が損われる。また、
Ｘｅ以外に例えばＨｇを添加する方法も提案されている
が、この場合には、取り扱い性が損われ易い。
Ｏガスレーザを発生させる方法として、特公平４−５
８７１７号公報の開示技術のように、同軸型の装置にＸ
ｅを添加したレーザガスを高速で放電部を通過させる方
法が提案されているが、Ｘｅが希ガスであるために高価
となり、運転コストの面から実用性が損われる。また、
Ｘｅ以外に例えばＨｇを添加する方法も提案されている
が、この場合には、取り扱い性が損われ易い。
【０００４】本発明は、これらの事情に鑑がみてなされ
たもので、レーザガスに高価で取り扱いの不便なＸｅや
Ｈｇを添加することなく、レーザガスを低温化する労力
及び設備を省略し、高効率、高出力のＣＯガスレーザを
室温程度の温度雰囲気で発生させることを目的としてい
る。
たもので、レーザガスに高価で取り扱いの不便なＸｅや
Ｈｇを添加することなく、レーザガスを低温化する労力
及び設備を省略し、高効率、高出力のＣＯガスレーザを
室温程度の温度雰囲気で発生させることを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために以下の提案をしている。第１の発明にあっては、
ＣＯガスを含有するレーザガスを挿通させるレーザガス
流路と、該レーザガス流路に対向方向が直交状態に配置
される放電用電極とを有し、それぞれに直交する方向に
レーザ光を発生する放電励起型ＣＯガスレーザにおい
て、放電用電極に放電用高周波電流を流す高周波給電手
段が接続される構成を採用している。第２の発明にあっ
ては、レーザガス流方向とレーザ光軸と放電電流方向と
が相互に直交する三軸直交型とするＣＯガスレーザの励
起方法において、放電電流が１メガヘルツないし２５０
メガヘルツの高周波電流である構成を採用している。
ために以下の提案をしている。第１の発明にあっては、
ＣＯガスを含有するレーザガスを挿通させるレーザガス
流路と、該レーザガス流路に対向方向が直交状態に配置
される放電用電極とを有し、それぞれに直交する方向に
レーザ光を発生する放電励起型ＣＯガスレーザにおい
て、放電用電極に放電用高周波電流を流す高周波給電手
段が接続される構成を採用している。第２の発明にあっ
ては、レーザガス流方向とレーザ光軸と放電電流方向と
が相互に直交する三軸直交型とするＣＯガスレーザの励
起方法において、放電電流が１メガヘルツないし２５０
メガヘルツの高周波電流である構成を採用している。
【０００６】
【作用】高周波電界を放電用電極に印加すると、放電用
電極間の電圧が短い間隔で周期的に変化するために、直
流放電の場合と比較して、ピーク電圧の発生している時
間が短くなり、レーザ媒質の電離によってレーザの発振
効率が低下する現象の発生が抑制され、ＣＯ分子への放
電のエネルギの注入が有効的に行なわれる。直流放電の
場合と比較して、放電維持電圧が低くなり、レーザ発振
が安定する。また、室温条件では、最大レーザ出力が得
られる動作ガス圧力が、冷却時に比較して高くなるにも
かかわらず、放電維持電圧が低くなり、結果的にＣＯ分
子の励起効率が高められ、２７３〜３００Ｋ程度の室温
条件下においても高出力ＣＯレーザ発振が行なわれる。
電極間の電圧が短い間隔で周期的に変化するために、直
流放電の場合と比較して、ピーク電圧の発生している時
間が短くなり、レーザ媒質の電離によってレーザの発振
効率が低下する現象の発生が抑制され、ＣＯ分子への放
電のエネルギの注入が有効的に行なわれる。直流放電の
場合と比較して、放電維持電圧が低くなり、レーザ発振
が安定する。また、室温条件では、最大レーザ出力が得
られる動作ガス圧力が、冷却時に比較して高くなるにも
かかわらず、放電維持電圧が低くなり、結果的にＣＯ分
子の励起効率が高められ、２７３〜３００Ｋ程度の室温
条件下においても高出力ＣＯレーザ発振が行なわれる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明に係る放電励起型ＣＯガスレー
ザ及びその励起方法の一実施例について、図１ないし図
３に基づき説明する。図１及び図２において、符号１は
レーザガス流路（ガスダクト）、２は放電部、３Ａ，３
Ｂは放電用電極、４は高周波給電手段、５はガス供給
源、６はガス排気系、７は送風機、８Ａ，８Ｂは熱交換
器である。
ザ及びその励起方法の一実施例について、図１ないし図
３に基づき説明する。図１及び図２において、符号１は
レーザガス流路（ガスダクト）、２は放電部、３Ａ，３
Ｂは放電用電極、４は高周波給電手段、５はガス供給
源、６はガス排気系、７は送風機、８Ａ，８Ｂは熱交換
器である。
【０００８】前記レーザガス流路１には、放電部２と、
レーザガスを供給するためのガス供給源５と、不要ガス
を排出するためのガス排気系６と、レーザガスを駆動し
て循環させるための送風機７と、循環するレーザガスの
冷却を行なうための熱交換器８Ａ，８Ｂとが配される。
レーザガスを供給するためのガス供給源５と、不要ガス
を排出するためのガス排気系６と、レーザガスを駆動し
て循環させるための送風機７と、循環するレーザガスの
冷却を行なうための熱交換器８Ａ，８Ｂとが配される。
【０００９】前記放電部２には、レーザガス流路１の隔
壁等に対して電気絶縁状態に、対をなす放電用電極３
Ａ，３Ｂが配され、放電用電極３Ａ，３Ｂの対向方向
が、レーザガス流路１に対して直交状態となるように設
定される。
壁等に対して電気絶縁状態に、対をなす放電用電極３
Ａ，３Ｂが配され、放電用電極３Ａ，３Ｂの対向方向
が、レーザガス流路１に対して直交状態となるように設
定される。
【００１０】なお、レーザ光軸は、レーザガス流路１の
方向と放電用電極３Ａ，３Ｂの対向方向とに対して相互
に直交状態となるように、つまり、三軸直交型に設定さ
れる。
方向と放電用電極３Ａ，３Ｂの対向方向とに対して相互
に直交状態となるように、つまり、三軸直交型に設定さ
れる。
【００１１】前記高周波給電手段４にあっては、１メガ
ヘルツないし２５０メガヘルツの高周波を放電用電極３
Ａ，３Ｂに供給（給電）して、放電を生じさせるもので
ある。該高周波給電手段４は、いわゆるＲＦ発振器（ｒ
ａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ発振器）等が適用され
る。
ヘルツないし２５０メガヘルツの高周波を放電用電極３
Ａ，３Ｂに供給（給電）して、放電を生じさせるもので
ある。該高周波給電手段４は、いわゆるＲＦ発振器（ｒ
ａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ発振器）等が適用され
る。
【００１２】前記ガス供給源５は、ＸｅやＨｇを添加し
ていない所要成分のレーザガス、例えばＮ2 ：１６％，
ＣＯ：５％，Ｏ2 ：０．２〜０．４％，Ｈｅ残部（モル
分率）の成分を有するものを供給する。
ていない所要成分のレーザガス、例えばＮ2 ：１６％，
ＣＯ：５％，Ｏ2 ：０．２〜０．４％，Ｈｅ残部（モル
分率）の成分を有するものを供給する。
【００１３】このように構成されている放電励起型ＣＯ
ガスレーザにあっては、ガス排気系６の作動によって、
レーザガス流路１の排気をした後に、ガス供給源５によ
り前述の所要成分のレーザガスを供給して充満状態と
し、送風機７によるレーザガスの循環、熱交換器８Ａ，
８Ｂによる室温近傍までの冷却をしておいて、高周波給
電手段４の作動により放電用電極３Ａ，３Ｂの間に電位
差を付与し、対をなす放電用電極３Ａ，３Ｂに、例えば
１３．５６メガヘルツの高周波電流を流す放電を行な
い、前述のレーザガスの励起を行なう。
ガスレーザにあっては、ガス排気系６の作動によって、
レーザガス流路１の排気をした後に、ガス供給源５によ
り前述の所要成分のレーザガスを供給して充満状態と
し、送風機７によるレーザガスの循環、熱交換器８Ａ，
８Ｂによる室温近傍までの冷却をしておいて、高周波給
電手段４の作動により放電用電極３Ａ，３Ｂの間に電位
差を付与し、対をなす放電用電極３Ａ，３Ｂに、例えば
１３．５６メガヘルツの高周波電流を流す放電を行な
い、前述のレーザガスの励起を行なう。
【００１４】〔ＣＯガスレーザの室温発振実験例〕図３
は、室温雰囲気でＣＯガスレーザを発振させた場合の高
周波入力電力とレーザ出力との関係を示すものである。
ただし、レーザ発振条件を下記のように設定した。 ガス組成（Ｈｅ／Ｎ2 ／ＣＯ／Ｏ2 ）：78.8／16／5／
0.2（モル分率） 動作ガス圧力：８０ｈＰａ 高周波電流：１３．５６メガヘルツ Ｔｇ：放電部入口におけるガス温度
は、室温雰囲気でＣＯガスレーザを発振させた場合の高
周波入力電力とレーザ出力との関係を示すものである。
ただし、レーザ発振条件を下記のように設定した。 ガス組成（Ｈｅ／Ｎ2 ／ＣＯ／Ｏ2 ）：78.8／16／5／
0.2（モル分率） 動作ガス圧力：８０ｈＰａ 高周波電流：１３．５６メガヘルツ Ｔｇ：放電部入口におけるガス温度
【００１５】図３例より、以下のような満足すべき結果
が得られた。 ａ） 比較的温度の高い２９６Ｋにおいても、高周波入
力電力５．５ｋＷで４００Ｗの高出力を得ることができ
ること。 ｂ） 図３例の結果は、前述した特公平４−５８７１
７号公報の開示技術におけるレーザ出力が略３２．５Ｗ
であるのと比較して、１０倍以上の大出力であること。 ｃ） 放電部入口の温度が低い場合の方がレーザ出力が
大きくなる傾向があり、低温冷媒が得られる環境にあっ
ては、さらに高出力化を図ることができること。
が得られた。 ａ） 比較的温度の高い２９６Ｋにおいても、高周波入
力電力５．５ｋＷで４００Ｗの高出力を得ることができ
ること。 ｂ） 図３例の結果は、前述した特公平４−５８７１
７号公報の開示技術におけるレーザ出力が略３２．５Ｗ
であるのと比較して、１０倍以上の大出力であること。 ｃ） 放電部入口の温度が低い場合の方がレーザ出力が
大きくなる傾向があり、低温冷媒が得られる環境にあっ
ては、さらに高出力化を図ることができること。
【００１６】図３例の結果が得られる理由については、
概略、次の理由に基づくものと考えられる。 １） 図３例では、高周波放電によって放電用電極３
Ａ，３Ｂの間の電圧が短い間隔で周期的に変化するため
に、直流放電の場合と比較して、ピーク電圧の発生して
いる時間が短くなり、レーザ媒質の電離によってレーザ
の発振効率が低下する現象の発生が抑制され、ＣＯ分子
への放電のエネルギの注入が有効的に行なわれる。 ２） 高周波放電では、直流放電の場合と比較して放電
維持電圧が低く、放電状態を維持することが容易になっ
て、レーザ発振が安定する。 ３） 室温条件では、最大レーザ出力が得られる動作ガ
ス圧力が、冷却時に比較して高くなるにもかかわらず、
上述のように放電維持電圧が低くなり、結果的にＣＯ分
子の励起効率が高められ、２７３〜３００Ｋ程度の室温
条件下において高出力ＣＯレーザ発振が行なわれる。 なお、図３例は、代表的な高周波の１３．５６メガヘル
ツとしているが、１メガヘルツないし２５０メガヘルツ
の範囲の高周波による放電であっても、実用性があるこ
とが確認された。
概略、次の理由に基づくものと考えられる。 １） 図３例では、高周波放電によって放電用電極３
Ａ，３Ｂの間の電圧が短い間隔で周期的に変化するため
に、直流放電の場合と比較して、ピーク電圧の発生して
いる時間が短くなり、レーザ媒質の電離によってレーザ
の発振効率が低下する現象の発生が抑制され、ＣＯ分子
への放電のエネルギの注入が有効的に行なわれる。 ２） 高周波放電では、直流放電の場合と比較して放電
維持電圧が低く、放電状態を維持することが容易になっ
て、レーザ発振が安定する。 ３） 室温条件では、最大レーザ出力が得られる動作ガ
ス圧力が、冷却時に比較して高くなるにもかかわらず、
上述のように放電維持電圧が低くなり、結果的にＣＯ分
子の励起効率が高められ、２７３〜３００Ｋ程度の室温
条件下において高出力ＣＯレーザ発振が行なわれる。 なお、図３例は、代表的な高周波の１３．５６メガヘル
ツとしているが、１メガヘルツないし２５０メガヘルツ
の範囲の高周波による放電であっても、実用性があるこ
とが確認された。
【００１７】
【発明の効果】本発明に係る放電励起型ＣＯガスレーザ
及びその励起方法によれば、以下のような効果を奏す
る。 （１） レーザガス流方向とレーザ光軸と放電電流方向
とが相互に直交する三軸直交型とするＣＯガスレーザと
し、高周波電流によって放電を行なうので、レーザガス
にＸｅやＨｇを添加しない場合にあっても、高効率、高
出力のＣＯガスレーザを室温程度の温度雰囲気で発生さ
せることができる。 （２） 室温雰囲気におけるＣＯガスレーザの高効率、
高出力化により、レーザガスを低温化する労力及び設備
を省略することができる。 （３） １メガヘルツないし２５０メガヘルツの高周波
電流による放電を行なうことにより、汎用性の高いＲＦ
発振器を利用することができる。
及びその励起方法によれば、以下のような効果を奏す
る。 （１） レーザガス流方向とレーザ光軸と放電電流方向
とが相互に直交する三軸直交型とするＣＯガスレーザと
し、高周波電流によって放電を行なうので、レーザガス
にＸｅやＨｇを添加しない場合にあっても、高効率、高
出力のＣＯガスレーザを室温程度の温度雰囲気で発生さ
せることができる。 （２） 室温雰囲気におけるＣＯガスレーザの高効率、
高出力化により、レーザガスを低温化する労力及び設備
を省略することができる。 （３） １メガヘルツないし２５０メガヘルツの高周波
電流による放電を行なうことにより、汎用性の高いＲＦ
発振器を利用することができる。
【図１】本発明に係る放電励起型ＣＯガスレーザの一実
施例を示すブロック図を併記した正断面図である。
施例を示すブロック図を併記した正断面図である。
【図２】図１例における放電部の拡大正断面図である。
【図３】図１例のＣＯガスレーザの室温発振実験例を示
す高周波入力電力とレーザ出力との関係曲線図である。
す高周波入力電力とレーザ出力との関係曲線図である。
１ レーザガス流路 ２ 放電部 ３Ａ，３Ｂ 放電用電極 ４ 高周波給電手段 ５ ガス供給源 ６ ガス排気系 ７ 送風機 ８Ａ，８Ｂ 熱交換器
Claims (2)
- 【請求項１】 ＣＯガスを含有するレーザガスを挿通さ
せるレーザガス流路と、該レーザガス流路に対向方向が
直交状態に配置される放電用電極とを有し、それぞれに
直交する方向にレーザ光を発生する放電励起型ＣＯガス
レーザであって、放電用電極に放電用高周波電流を流す
高周波給電手段が接続されることを特徴とする放電励起
型ＣＯガスレーザ。 - 【請求項２】 レーザガス流方向とレーザ光軸と放電電
流方向とが相互に直交する三軸直交型とするＣＯガスレ
ーザの励起方法であって、放電電流が１メガヘルツない
し２５０メガヘルツの高周波電流であることを特徴とす
る放電励起型ＣＯガスレーザの励起方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18051193A JPH0738186A (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 放電励起型ｃｏガスレーザ及びその励起方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18051193A JPH0738186A (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 放電励起型ｃｏガスレーザ及びその励起方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0738186A true JPH0738186A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16084534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18051193A Pending JPH0738186A (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 放電励起型ｃｏガスレーザ及びその励起方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738186A (ja) |
-
1993
- 1993-07-21 JP JP18051193A patent/JPH0738186A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6636545B2 (en) | Supersonic and subsonic laser with radio frequency excitation | |
| Kast et al. | Performance comparison of pulsed discharge and E‐beam controlled CO2 lasers | |
| JP3317013B2 (ja) | 放電励起型ｃｏガスレーザ | |
| Fahlen | High‐pulse‐rate 10‐W KrF laser | |
| Sato et al. | High‐power closed‐cycle subsonic cw CO laser excited by a transverse self‐sustained discharge | |
| RU2354019C1 (ru) | Активная среда для электроразрядного со-лазера или усилителя и способ ее накачки | |
| JP3826228B2 (ja) | レーザー発振装置 | |
| Olson et al. | High‐repetition‐rate closed‐cycle rare gas electrical discharge laser | |
| Fontaine et al. | High specific power long‐pulse supersonic flow XeCl laser at 308 nm | |
| JPH0722714A (ja) | レーザガス及び放電励起型ｃｏガスレーザ | |
| TW569511B (en) | Laser apparatus | |
| JP3979863B2 (ja) | 放電励起ガスレーザ装置 | |
| Whitney et al. | Use of intense relativistic electron beams to pump VUV lasers | |
| Shimizu et al. | Improved Performance of Fast-Axial-Flow, RF-Discharge-Excited, Room-Temperature CO Laser with Kr-Added Mixtures | |
| Bokhan et al. | Investigation of a He-Eu+ laser excited by short pumping pulses | |
| Shimizu et al. | Optimization of operating conditions for a fast-axial-flow, radio frequency discharge-excited, room-temperature CO laser | |
| Pöckl et al. | Recombination-pumped XUV lasing in capillary discharges and dynamic z-pinches | |
| JPS63229771A (ja) | 高繰返しパルスレ−ザ発振装置 | |
| JPS6348881A (ja) | ガスレ−ザ発振装置 | |
| RU2153744C2 (ru) | Газоразрядный co лазер | |
| JPS6346995B2 (ja) | ||
| Olson et al. | Closed‐cycle annular‐flow‐return laser | |
| JPS6339113B2 (ja) | ||
| Chen | A Quantitative Theory of an Electron-Beam-Excited Carbon Monoxide Gas Dynamic Laser: 1. Formulation | |
| Buchanov et al. | Outlook for parameters of CW copper-vapor lasers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020205 |