JPH0821745B2

JPH0821745B2 - マイクロ波励起による導波管レーザー

Info

Publication number: JPH0821745B2
Application number: JP2304223A
Authority: JP
Inventors: ゲカトフランク
Original assignee: ドイチェフォルシュングスアンシュタルトフュアルフト―ウントラウムファールトエー．ファウ．
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1996-03-04
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: DE3937491C2; DE3937491A1; JPH03209785A; US5050181A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、共振器の軸方向に互いに向かい合うように
間隔をおいてミラーを設置し、該共振器の軸方向および
該方向に垂直な横方向の両方に拡がるビームパスを有
し、前記ミラー間において基本的に前記共振器の軸方向
に導波管の縦方向を有する光導波管を有し、前記光導波
管の（複数の）表面は、前記共振器の軸方向および前記
横方向に平行な平面内で互いに平行に拡がり、反射によ
ってビームパスを導きさらに、前記導波管表面の間に設
けられてレーザーガスを容れるガス放電容積を有してな
る、導波管レーザーに関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

上記のような導波管レーザーは、例えば、欧州特許出
願第０ 305 893号によって知られている。このような
導波管レーザーにおいては、レーザーガスは高周波放電
によって励起される。すなわち前記導波管表面が電極と
して供され、該電極に高周波が印加され、これにより、
前記ガス放電容積においてレーザーガスが高周波励起さ
れる。

上記のようなガス放電の励起の際には、通常の高周波
に関係する、放射と遮蔽の問題が存在し、コスト高と複
雑さの問題が存在する。特に、高い高周波パワーが重畳
されるときにはなおさらである。

本発明は、上記の問題点に鑑み、なされたもので、よ
り経済的なレーザーガスの励起を実現する一般的な導波
管レーザーを提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明においては、最初
に述べたように導波管レーザーにマイクロ波源を設け、
ガス放電容積に接する光導波管表面の１つのガス放電容
積に接するのと反対側の表面上に、ガス放電容積内のレ
ーザーガスとは分離されて設置されるオーバーカップリ
ング構造によって、マイクロ波源から光導波管に誘導す
る導波管にマイクロ波を導入することが可能であって、
オーバーカップリング構造は導波管に接続され、光導波
管表面に平行なオーバーカップリング方向に拡がり、ガ
ス放電容量のストリップ（帯状）領域に、オーバーカッ
プリング方向に沿って実質的に一定のマイクロ波カップ
リング・インを生じる、導波管レーザーが提供される。

〔作用〕

本発明によれば、簡素な手段によって導波管レーザー
におけるマイクロ波励起が可能となり、特に、本発明に
よるオーバーカップリング構造は、ガス放電容積全体に
わたってマイクロ波パワーの一様な分布を保証する。

本発明の特に有利な点は、オーバーカップリングの方
向に、マイクロ波の半波長の整数倍の長さにわたってオ
ーバーカップリング構造が拡がり、これにより、長さ方
向に可能な限り拡がる領域にわたってマイクロ波のパワ
ーのカップリング・インを一定にすることができること
である。

オーバーカップリング構造の設計のためには、マイク
ロ波の専門家に知られた種々の方法がある。１つの方法
は、特に好ましいもので、そこでは、前記オーバーカッ
プリング構造は、光導波管表面の方向に開く開口部のあ
る壁を有する、オーバーカップリングの方向に延びる導
波管断面を有する。

上記のようなオーバーカップリング構造は、特に、マ
イクロ波を導入する導波管に適用し易く、上記の壁の開
口部のタイプによってマイクロ波パワーのカップリング
をガス放電容積に限定する可能性を提供し、これにより
オーバーカップリング方向にマイクロ波パワーのカップ
リング・インを実質的に一定にすることができる。

原則として、上記の壁の開口部のタイプは、オプショ
ンとして選択可能である。上記の開口部のある壁は、前
記オーバーカップリング方向に延びたスロットを有する
ことが特に有利であり、このスロットを通してのガス放
電容積へのオーバーカップリングが可能である。

これに関連して、スロットがマイクロ波伝播方向に増
加する幅を有することが特に便利である。マイクロ波パ
ワーのカップリング・インは、上記の増加する幅によっ
て特に便利な方法で制御し得る。依然として高いマイク
ロ波パワーが存在する場合、上記のスロットは狭い。マ
イクロ波伝播方向におけるオーバーカップリングの増加
の結果としてのマイクロ波パワーの減少のために、上記
のスロットは、多かれ少なかれ、導波管断面の端に依然
として存在するマイクロ波の全パワーが、ガス放電容積
に結合され得るように幅広く選ばれる。

スロットを設けることの代わり、あるいは、補足とし
て、本発明の他の実施例においては上記の開口部のある
壁が、マイクロ波の伝播方向に並ぶ、一連の複数の開口
部を有することが有利である。これらの開口部によっ
て、ガス放電容積へのオーバーカップリングは、特に簡
素な方法で達成され得る。

これに関連して、導波管断面においてマイクロ波のパ
ワーが減少するときには、同時に、マイクロ波のガス放
電容積へのより強い結合が得られるように、上記の複数
の開口部の寸法を、マイクロ波の伝播方向に増加させる
ことが特に、便利である。

可能なかぎり簡素な、本発明の方法において、オーバ
ーカップリング構造を、ガス放電容積におけるレーザー
ガスから分離するために、他方で、また、マイクロ波の
ガス放電容積への有効な結合を保証するために、上記の
開口部は、誘電体によって閉じられることが有利であ
る。

上記の誘電体によって、一方では、周囲の圧力の空気
がオーバーカップリング構造内に存在し、他方で、個々
の要求されたレーザーガスが、ガス放電容積内の対応す
る圧力に保持される。

この場合に、上記の誘電体が光導波管の表面を担うこ
とが、特に、簡単である。すなわち上記の誘電体は、同
時に、光導波管の壁としての役割をなす。

上記の誘電体が上記の開口部のある壁を閉じ、光導波
管の壁を形成し、更に、それ自身が光導波管表面を代表
するように、上記の誘電体が光学的に反射するように設
計されるものが、本発明による最も簡素で最も有利な解
決法である。

導波管断面の設計について、更に、より詳細に記述す
る。導波管断面は、その端で閉じられることが有利であ
る。

これに関連して、導波管断面を、短絡板によって終端
することにより閉じることが特に便利である。

しかしながら、上記の短絡板は、時々、導波管断面に
望ましくない反射をもたらすという欠点を有するこのた
めに、導波管断面は、マイクロ波スワンプによって閉じ
られることが特に有利である。

特に、導波管断面におけるマイクロ波伝播を計測する
ために、そして、それによって、より限定された方法
で、マイクロ波パワーのガス放電容積への結合を同時に
制御するために、導波管断面が、前記壁の複数の開口部
によって実施された応用に加えて、マイクロ波パワーの
ガス放電容積への結合に関する導波管断面の完全な適用
が可能となるように、一連の複数のテューナー・スクリ
ュー（tuner screw）を設けることが特に有利である。

最も簡単な場合、導波管断面自身が垂直方向の導波管
断面であり得る。しかしながら、この場合、導波管断面
がＴ断面であって、その横アームは、オーバーカップリ
ング方向に延びている。この場合、結合されたマイクロ
波パワーは、既に、前記横アームにおける２つの反対方
向に一様に分けられ、上記の横アームからのマイクロ波
パワーの結合の一様さを、より良く調整することを可能
にする。

本発明の別の変形においては、導波管断面は、マイク
ロ波パワーのガス放電容積への結合を計測するために、
マイクロ波伝播の方向にテーパー（taper）を有してい
る。

これに関連して、例えば、最も簡単な場合、スロット
がマイクロ波伝播の方向に一定の幅を示すものが考えら
れる。あるいは、一連の複数の開口部が、マイクロ波伝
播の方向に一定の断面を有することが考えられる。しか
しながら、導波管断面のテーパー付けが、マイクロ波伝
播方向の一連の複数の開口部のスロットまたは断面の適
用と結合されることがより好ましい。

本発明の別の変形においては、導波管断面にスロット
が設けられ、該導波管断面は、２つの光導波管表面にわ
たって係合し、これらの間に位置するストリップ（帯
状）領域が含まれている。

本発明においては、数個のオーバーカップリング構造
が設けられることが特に有利である。

こうして、特に、非常に幅広で長い設計の光導波管に
よって、オーバーカップリング構造の配置を変化させる
ことにより、ガス放電容積内のレーザーガスの非常に一
様な励起が達成される。

この目的のためには、複数のオーバーカップリング構
造が互いに横に並ぶ構成が最も簡素な変形である。

加えて、オーバーカップリング構造が、実質的に互い
に平行に延びる数個のストリップ領域においてガス放電
を発生することが便利である。

ストリップ領域が実質的にガス放電容積を充たすとき
に、ガス放電容積におけるレーザーガスの最適な励起が
達成される。

このことは、反対方向に延びる隣合う複数のストリッ
プ領域に伴う複数のオーバーカップリング構造における
マイクロ波伝播方向によって特に簡素な方法で達成され
る。これにより前記スロットの幅の増加または前記複数
の開口部の断面積の増加に起因する前記複数のストリッ
プ領域の幅の違いが補償される。

数個のオーバーカップリング構造を使用することの大
きな利点は、各オーバーカップリング構造が導波管を介
してそれ自身のマイクロ波源に接続されるときに一層明
確になる。

このような場合、数個のマイクロ波源が、これらのマ
イクロ波源が導波管によって接続されることなくガス放
電容積におけるレーザーガスを励起するために簡素な方
法で使用され得る。よって、数個のマイクロ波源の結合
に含まれる多数の問題が１つの導波管によって回避され
る。１つのオーバーカップリング構造に伴う１つのマイ
クロ波源を使用することにより、特に、複数のマイクロ
波源の間の相互作用に関する全ての問題が取り除かれ
る。こうして、互いに横に並ぶ複数のストリップ領域に
よって、これらの負の影響が回避される。

本発明においては、オーバーカップリング構造が、ガ
ス放電容積の両側に設置されることが特に有利であり、
これにより、ガス放電容積内のレーザーガスを可能な最
も高いパワーで励起するために、マイクロ波パワーが２
つの反対方向からガス放電容積に結合されるようにする
ことを可能にする。

特に、互いに反対に位置する複数のマイクロ波の構成
が、互いにオフセットの関係にあるようにすることが便
利である。

光導波管および共振器に対するオーバーカップリング
方向について、さらに説明する。オーバーカップリング
方向が共振器の軸に平行に延びることが最も簡素な解決
法である。このことは、特に、単一オーバーカップリン
グ構造の場合に、光導波管および共振器が相対的に長く
選ばれること、および、レーザーガスが、ガス放電容積
全体を通して励起されるようにそれらの幅が、選ばれた
オーバーカップリング構造のストリップ領域の幅に対応
するという利点がある。

加えて、複数の光導波管と複数の共振器の幅広い設計
の場合には、共振器の軸に平行に、そして、好適には特
に、導波管の軸に平行に延びるオーバーカップリング方
向に延びる、複数のオーバーカップリング構造が、光導
波管上に設置され得る。

特に、幅広い設計の複数の光導波管によって、しかし
ながら、また、オーバーカップリング方向が、横方向に
平行に延びること、および、数個のオーバーカップリン
グ構造を設けらることが考えられる。それゆえ、基本的
に共振器と光導波管の全長さを通してレーザーガスの励
起を実現することができる。特に、複数の不安定な共振
器によって、レーザーが発振開始することを保証するよ
うに、共振器の軸の領域において、充分なマイクロ波パ
ワーが使用できるようにすることが必要である。そし
て、この場合には、上記の横方向に平行に延びるオーバ
ーカップリング方向によって、光学的に不安定な共振器
の幅全体を通してガス放電容積を励起することに何ら問
題が無くなり、この共振器の長さの可能な不完全な利用
により、その幅全体にわたる不完全な励起の場合より問
題は少なくなることが証明された。

共振器について、さらに説明する。共振器は、共振器
の軸の方向および横方向の成分を有するミラー上の多重
反射によって、該共振器の軸方向、および、横方向の両
方に伝播するビームパスを発生するように設計すること
が有利である。

この場合、上記の共振器は、不安定な共振器であるこ
とが、特に、有利である。

共焦点共振器の使用が望ましく、特に、光導波管に関
しては、円筒形ミラーを設けることが望ましい。

共振器の軸上に、対称で、共焦点型の不安定な共振器
の一方の側として、ある制限によって、該軸との交差点
において、該軸と垂直に、ミラー表面が立っており、こ
れにより、レーザービームが共振器オフセットから、共
振器の軸の反対側の横方向に励起するような、共振器の
軸から延びる、不安定な光共振器が、特に、適している
ことが証明された。

更に、本発明の他の特徴および利点は、以下に述べる
実施例の記述および図面から明らかになるであろう。

〔実施例〕

本発明の導波管レーザーの第１の実施例は、その全体
が符号10で示されており、その全体が符号12で示される
共振器を有する。この共振器は、光学的に不安定な共振
器であって、図示されている実施例においては、共振器
の軸18が、第１図における凸面ミラー14の左の端から凹
面ミラー16の左端まで延びている。

凸面ミラー14のミラー表面20は、共振器の軸18との交
点において共振器の軸18と垂直であって、凹面ミラー16
のミラー表面22についても同様である。

こうして、共振器12のレーザー動作は、共振器の軸18
の領域において開始され、ミラー表面20および22におい
て反射によって横方向24に伝播するビームパスが得られ
る。そして、遂には、共振器の軸18に平行で、幾何学的
配置によって決められる出口方向28に伝播する励起レー
ザービーム26が得られる。上記の幾何学的配置は、一方
は前記横方向及び前記共振器の軸18に垂直な方向へのミ
ラー表面20および22の拡がり具合によって、他方は凹面
ミラー16に比較してより小さい凸面ミラー14の横方向24
への拡がりによって決定される。

ミラー14および16は、ミラー表面が、横方向24および
共振器の軸方向18に垂直な方向に真っ直ぐ向かっている
円筒ミラーとして設計され、更に、互いに共焦点型であ
ることが望ましい。

全体が符号30で示される光導波管はミラー14および16
の間に拡がっている。光導波管30は、互いに平行で前記
横方向24及び前記共振器の軸18に平行な平面である２つ
の光導波管表面32と34を有している。これにより、共振
器12のビームパスをこれらの間に包み込んでいる。光導
波管表面32および34は、光学的に反射するように設計さ
れ、光線35が、ミラー14および16の間を行き来してこれ
らの上で数回反射される。こうして、光線35が、光導波
管表面32および34によって導かれる。

光導波管30付の共振器12は欧州特許出願第０ 305 8
93号に詳細に記述されており、その中で参考文献等も全
て示されている。

光導波管表面32および34は、各々、壁36および38によ
って、それぞれ支えられている。この場合、壁38は誘電
体によって作られ、レーザー光線35のための光導波管表
面34を形成するための反射する構成となっている。最も
簡単な場合、壁は金属からなる。

それぞれレーザーガスを含むガス放電容積40は、壁36
および38の間に形成され、図示した実施例においては、
ガス放電容積におけるレーザーガスの励起は、マイクロ
波源として設けられたマグネトロン42によって発生さ
れ、導波管44に導かれるマイクロ波によって引き起こさ
れる。この導波管44は、光導波管表面34の一方を表面と
する壁38のガス放電容積40に接するのと反対側の面上に
延びる。このオーバーカップリング構造46は、共振器の
軸18に平行なオーバーカップリング方向48に拡がり、こ
の方向に基本的に壁38の全ての範囲を覆っている。

最も簡単な場合においては、第１図において破線で示
されるオーバーカップリング構造46は、壁18上に直接置
かれる壁52で区切られる導波管断面50を有する。壁52
は、好ましくは、導波管断面50の広い側の壁であること
が望ましが、同様に、広い側の壁52の代わりに、狭い側
の壁54を下にして、壁38上に導波管断面50を置くことも
可能である。

この導波管断面50から、この場合はオーバーカップリ
ング方向48に一致する伝播方向56に伝播するマイクロ波
は、ガス放電容積40に結合されるべきものである。この
目的のために、全体が金属からなる導波管断面50が提供
され、第２図に示されるように、スロット58が、オーバ
ーカップリング構造のイニシャル領域60からエンド領域
62まで、伝播方向56に従って横方向に拡がっている。こ
のスロット58は、マイクロ波が、導波管断面50から誘電
体からなる壁38を通ってガス放電容積40に到達すること
を可能にしている。こうして、ガス放電容積40のストリ
ップ領域64においてレーザーガスのマイクロ波励起が実
現される。最初にオーバーカップリング構造46のイニシ
ャル領域60に到達するマイクロ波は大パワーであり、全
マイクロ波パワーについては、イニシャル領域60にある
ガス放電容積40と全て結合されてしまうことを防ぐべき
である。このために、狭いスロットは、イニシャル領域
60における最小のカップリング・アウトのみが許容され
る。しかしながら、これは、エンド領域62までマイクロ
波の伝播方向56に次第に増加する。こうして、マイクロ
波のパワーは、その伝搬方向に一定の減少を続け、該エ
ンド領域62においては、依然として導波管断面50内にマ
イクロ波パワーが存在し、ストリップ領域64に結合す
る。

スロット58は、オーバーカップリング方向48に直線状
に配置されて延びている複数のエッジ66を有している。
しかしながら、第２図に示されるように、複数のエッジ
66は、直線状でない配置であることも可能であり、それ
らの間の間隔は、マイクロ波がストリップ領域64に一様
に結合されるようにすることができる。

導波管断面50の内部68は、ガスほでん容積40内のレー
ザーガスから完全に分離され、通常の圧力の空気は、導
波管内に存在し得、所望のストリップ領域のみにおいて
必要なガス放電が発生する。

第３図に示されるように、本発明の第１の実施例の１
つの変形は、前記スロット56の代わりに、１連の複数の
開口部70を有している。該開口部70は、同様に、イニシ
ャル領域60においては、小さい断面積で始まり、オーバ
ーカップリング方向48またはマイクロ波の伝播の方向56
に次第に断面積を増し、第２図に示されるような実施例
の同じ効果が得られるように構成されている。すなわ
ち、イニシャル領域60においては、マイクロ波のカップ
リング・インは限定されており、エンド領域62に到達す
るときは、マイクロ波の完全なカップリング・インが得
られる。

他の部分では、第３図の変形は、第１の実施例と同じ
設計を有しており、第１の実施例と同じ部分には同じ参
照符号が付けられている。これらの部分に対しては、第
１の実施例の説明がそのまま当てはまる。

導波管断面50は、第１図において破線で示されるよう
に、オーバーカップリング構造46のエンド領域62におい
て、短絡板74、すなわち、前記伝播方向56に対して横方
向に伸びる金属の壁によって閉じられている。

上記の短絡板74の他の変形としては、エンド領域62の
導波管断面50において、第４図の第１図実施例の更なる
変形において示されているように、散逸性の誘電体から
なるウェッジ76が挿入され得る。該ウェッジ76は、その
一端80において、導波管断面50を完全に閉じ、横方向24
に断面50の全幅にわたって拡がる、斜めの表面82を有
し、反対側の壁84との間隔を次第に大きくしている。

ウェッジ76は、散逸性の誘電体であり、通常、短絡板
74においてマイクロ波の伝播方向と逆方向に発生する反
射を取り除く。

本発明の導波管レーザーの第２の実施例においては、
第５図に示されるように、第１の実施例と同じ部分には
同じ参照符号が付けられている。これらの部分に対して
は、第１の実施例の説明がそのまま当てはまる。

第２の実施例においては、光導波管30′は、第１の実
施例におけるよりも幅広い設計になっており、その寸法
がマグネトロン42の周波数によって決定される、導波管
断面50のオーバーカップリング構造46は、ガス放電容積
40の完全な励起には不適当である。このために、光導波
管30′の壁38′上に、数個のオーバーカップリング構造
46a,46b,および、46cが設けられ、反対側の壁36′上に
は、オーバーカップリング構造46dおよび、46eが設けら
れており、これらは、全て、第１の実施例、および、第
１の実施例に関連して説明した変形に従って設計されて
いる。

これらのオーバーカップリング構造46a〜46eは、それ
ぞれのオーバーカップリング構造46a〜46eに伴うストリ
ップ領域64a〜64eにおいて、ガス放電容積40内でレーザ
ーガスを励起させる。この第２の実施例においては、上
記のストリップ領域64a〜64eが互いに直ぐに隣合い、レ
ーザーガスがガス放電容積40′全体にわたって励起され
るように、オーバーカップリング構造46a〜46eは互いに
接近するように設けられている。

上記のオーバーカップリング構造の各々は、それぞれ
自身のマグネトロン42a〜42eによって供給されることが
望ましい。これらは、全て、互いに独立に動作し得る。
結局、共振器の軸の方向、すなわち、オーバーカップリ
ング方向48におけるレーザーガスの一定の励起、およ
び、全ガス放電容積40を通して横方向24におけるレーザ
ーガスの実質的に一定の励起、の両方に加えて、個々の
オーバーカップリング構造46a〜46eに伴うストリップ領
域64a〜64eにマイクロ波のパワーがオーバーカップリン
グすることにより、マグネトロン42a〜42eの相互の間の
影響が同時に防止できるので、複数のマグネトロンを結
合することにより通常発生する問題は発生せずに、商業
的に手に入る限定されたパワーのマグネトロン42a〜42e
数個を使用して、これらのパワーの合計によって、本発
明の導波管レーザーを動作させることができる。

本発明のレーザーの第３の実施例においても、第６図
に示されるように、第１の実施例と同じ部分には同じ参
照符号が付けられている。これらの部分に対しては、第
１の実施例の説明がそのまま当てはまる。

第１の実施例におけると同様に、オーバーカップリン
グ構造46は壁38上に置かれるが、数個のオーバーカップ
リング構造46a,46b,46c,46d,および46eが設けられ、こ
れらは、壁38全体を覆っている。

第１の実施例と異なって、この実施例においては、オ
ーバーカップリング構造48a′〜48e′は、共振器の軸18
に平行には拡がらず、むしろ、横方向24に、すなわち、
共振器の軸18に垂直に、拡がっている。これらのオーバ
ーカップリング構造46a′〜46e′は、それぞれ、これら
を導く、一直線上の連続な導波管44a′〜44e′からな
り、第３図の変形と同様に、一連の開口部70を有し、こ
れらの断面積は、マイクロ波の伝播方向56に増加してい
る。

加えて、オーバーカップリング構造46a′〜46e′を導
く導波管44a′〜44e′は、互いに、壁38の反対側を向い
ており、これにより、オーバーカップリング構造46a′
〜46e′内のマイクロ波の伝播方向56が、順に互い違い
の方向を向くように構成されている。これによりガス放
電容積40において励起される領域64a′〜64e′が接近す
るように構成され、こうして、ガス放電容積40内におい
ては、オーバーカップリング方向48a′〜48e′にも、該
オーバーカップリング方向48a′〜48e′に垂直な方向、
すなわち、共振器の軸18の方向にも実質的に一定のレー
ザーガスの励起が起こるようになっている。

第４の実施例においては、第７図に示されるように、
光導波管30は、第１の実施令と全く同じ設計を有してお
り、図示はされていないが、対応する共振器12もまた設
けられており、第１の実施例と同じ参照符号の部分に対
しては、第１の実施例の説明がそのまま当てはまる。

第１の実施例の構成と異なるのは、オーバーカップリ
ング構造71a,71b,71c,および、71dは、各々マグネトロ
ン42に通じる導波管44に接続され、Ｔジャンクションの
形状を有する。このＴジャンクションの横アーム72a〜7
2dは、導波管断面の形状において同様であり、その中央
において、センタアーム73aおよび73bに接続される。こ
れらのセンタアーム73aおよび73bは、それぞれ、導波管
44aおよび44bに接続される。

横アーム72a〜72dは、導波管レーザー30の壁30および
30上の共振器の軸18に平行に走るオーバーカップリング
方向75に沿って延びる。しかしながら、センタアーム73
から始まり、横アーム72の終端81および83の方向に延び
る、２つのマイクロ波伝播方向がある。終端81および83
は、第１図に示されるように、それぞれ、短絡板であっ
てもよいし、第４図に示されるように、マイクロ波スワ
ンプとして動作するウェッジであってもよい。

上記の２つの反対方向のマイクロ波伝播に対応して、
各々複数の１続きの開口部88および90が、壁38上に、そ
れぞれ置かれた横アーム72a〜72dの壁86a〜86d内に設け
られている。これらの開口部は、それぞれのマイクロ波
伝播方向に増加する断面積を有しており、第３図に関連
して説明したように、それぞれのオーバーカップリング
構造71a〜71dに伴うストリップ領域92a〜92d内におい
て、それぞれのオーバーカップリング方向で、実質的に
一様なマイクロ波パワーのカップリング・インが達成さ
れるように構成されている。

特に、第８図に示されるように、壁38上の横アーム72
aおよび72b、および、壁36上の横アーム72dおよび72e
は、互いにオフセットの関係に設置され、ガス放電容積
40内において励起されたストリップ領域92a〜92dが、互
いに接近して置かれ、共振器の軸18方向および横方向24
の両方において、ガス放電容積40内のレーザーガスの一
様な励起が達成されるように構成される。

オーバーカップリング方向86におけるマイクロ波パワ
ーのガス放電容積への結合の応用の、更なる改善のため
に、そして、特に、次の変形のために、壁86の反対側の
壁94において、横アーム72a〜72dの中央のマイクロ波伝
播方向に沿って、１連のチューナー・スクリュー96が設
けられている。これらのチューナー・スクリューは、好
ましくは誘電体から作られ、それぞれの横アーム内部98
にどれだけ延びているかに依存して、オーバーカップリ
ングの更なる適応の可能性を提供するものである。

第５の実施例においては、第９図に示されるように、
第１の実施例と同じ部分には同じ参照符号が付けられて
いる。これらの部分に対しては、第１の実施例の説明が
そのまま当てはまる。

オーバーカップリング46は、同様に、共振器の軸18に
平行にオーバーカップリング方向48に延びる導波管断面
50′を有するが、その壁84′は、壁52′と対向して、イ
ニシャル領域60からエンド領域62まで、壁52′に向かっ
て延びており、そして、マイクロ波伝播方向56にテーパ
ーを付けることにより、マイクロ波の、その下のストリ
ップ領域64へのオーバーカップリングが一定に増加する
ように構成されている。第１の実施例において、マイク
ロ波伝播方向56に増加する幅が示されたスロット58は、
最も簡単な場合、第５の実施例においては一定の幅とさ
れ得る。このとき、導波管断面50′にテーパーをつける
ことにより、次第に増加するマイクロ波のカップリング
・インが得られる。しかしながら、本発明においては、
スロット58′を、第１の実施例のスロット58と全く同様
に、構成して、テーパー付の導波管断面50′とマイクロ
波伝播方向56に幅が広くなるスロット58′の組合せによ
り、ストリップ領域64において、マイクロ波パワーの一
定のカップリング・インを達成している。

本発明の導波管レーザーの第６の実施例においては、
第10図に示されるように、各部分にかんする限り、特
に、光導波管30に関しては、第１の実施例と同一であ
り、第１の実施例と同じ部分には同じ参照符号が付けら
れている。これらの部分に対しては、第１の実施例の説
明がそのまま当てはまる。

第１の実施例の構成と異なるのは、オーバーカップリ
ング構造46a,46b,46c,および、46dは、それぞれ、中央
に光導波管30を通して延びる縦方向のスロット100を有
する導波管として設計されていることである。導波管の
広い側の対向する壁102および104が上記のスロット100
を有することが望ましい。加えて、壁102および104は、
互いに他方に向かって、マイクロ波の伝播方向56にテー
パーが付けられており、こうして、横方向24と平行で、
共振器の軸18と垂直に延びるオーバーカップリング方向
48にある縦スロット100内に位置するガス放電容積40の
断面に対応するストリップ領域64において、可能な限り
一様なマイクロ波のカップリング・インが提供される。

第６の実施例においては、共振器の軸は、上記の壁10
2および104の一方の上に垂直に存在する。

第６の実施例における縦スロット100は、導波管の壁3
6および38によって、そして、壁36および38の間に、縦
スロット100の横側108に沿って延びる付加的な壁106に
よって境界が定められ、オーバーカップリング46を完全
に、そして、ガスの漏れない（gas−tight）方法でガス
放電容積40から分離する。

オーバーカップリング構造46は、同様に、その終端10
0を、短絡板またはマイクロ波スワンプの何れかによっ
て閉じられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、より経済的なレーザーガスの励起を
実現する一般的な導波管レーザーを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明第１の実施例によるオーバーカップリ
ング構造を有する導波管レーザーの構成を示す図、第２図は、本発明の第１の実施例において、開口部が設
けられ共振器ミラーのないものを示す図、第３図は、第２図の構成と同様に、本発明の第１の実施
例の変形を示す図、第４図は、第１図の構成と同様に、共振器ミラーのない
本発明の第１の実施例の変形を示す図、第５図は、共振器ミラーのない本発明の第２の実施例の
構成を示す図、第６図は、共振器ミラーのない本発明の第３の実施例の
構成を示す図、第７図は、共振器ミラーのない本発明の第４の実施例の
構成を示す図、第８図は、第７図において、矢Ａの方向から見た平面
図、第９図は、第４図と同様に、本発明の第５の実施例にお
ける構成を示す図、そして、第10図は、第４図と同様に、本発明の第６の実施例にお
ける構成を示す図である。〔符号の説明〕 10……導波管レーザー、12……共振器、 14……凸面ミラー、16……凹面ミラー、 18……共振器の軸、 20……凸面ミラー14のミラー表面、 22……凹面ミラー16のミラー表面、 24……横方向、28……出口方向、 26……励起レーザービーム、 30……光導波管、32および34……光導波管表面、 35……光線、36および38……壁、 40……ガス放電容積、42……マグネトロン、 44……導波管、46……オーバーカップリング構造、 48……オーバーカップリング方向、 50……導波管断面、52,54……壁、 56……マイクロ波伝播方向、58……スロット、 60……イニシャル領域、62……エンド領域、 64……ストリップ領域、66……エッジ、 68……導波管断面50の内部、 70……複数の開口部、74……短絡板、 76……ウェッジ、80……ウェッジの一端、 82……斜めの表面、84……反対側の壁、 30′……光導波管、36′……壁、 38′……光導波管30′の壁、 44a′〜44e′……導波管、 46a〜48e……オーバーカップリング構造、 48a′〜46e′……オーバーカップリング方向、 64a〜64e……ストリップ領域、 71a〜71d……オーバーカップリング構造、 72a〜72d……Ｔジャンクションの横アーム、 75……オーバーカップリング方向、 81および83……横アーム72の終端、 88および90……複数の１続きの開口部、 86a〜86d……横アーム72a〜72dの壁、 92a〜92d……オーバーカップリング構造71a〜71dに伴う
ストリップ領域、 86および94……壁、98……横アーム内部、 50′……導波管断面、84′および52′……壁、 58′……スロット、100……縦方向のスロット、 102および104……壁、 106……縦スロット100の横側108に沿って延びる付加的
な壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｓ 3/03 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】間隔をおいて、共振器の軸の方向に互いに
対向して置かれた複数のミラーと、前記共振器の軸の方
向と該軸の方向に垂直な方向との両方に広がるビームパ
スを有する共振器と、前記複数のミラー間において、実質的に前記共振器の軸
方向に導波管縦方向を有するように延びており、前記共
振器の軸方向と前記横方向に平行に広がり、互いに平行
に向き合う光導波管表面を有し、反射により前記ビーム
パスを導く光導波管と、前記光導波管表面の間に位置し、レーザーガスを収容す
るガス放電容積とを有してなる導波管レーザーにおい
て、マイクロ波源（42）が設けられ、マイクロ波を、前記マイクロ波源（42）から、前記光導
波管（30）へ誘導する導波管（44）へ導入することが可
能であり、前記ガス放電容積（40）内の前記レーザーガスから分離
されたオーバーカップリング構造（46）が、前記光導波
管表面（32,34）の１つの前記ガス放電容積（40）と接
する側と反対側の面の上に設けられ、該オーバーカップリング構造（44）は、前記導波管（4
4）に接続され、前記光導波管表面（34）に平行なオー
バーカップリング方向（48）に延びており、前記ガス放
電容積（40）内のストリップ領域（64）において前記オ
ーバーカップリング方向（48）に沿って、前記マイクロ
波パワーの実質的に一定のカップリング・インを実現す
ることを特徴とするマイクロ波励起による導波管レーザ
ー。
【請求項２】前記オーバーカップリング構造（46）は、
前記オーバーカップリング方向（48）に、前記マイクロ
波の半波長の整数倍にわたって延びている請求項１記載
の導波管レーザ。
【請求項３】前記オーバーカップリング構造（46）は、
前記光導波管表面（32,34）に向かって開口する壁（5
2）を有し、前記オーバーカップリング方向（48）に延
びる導波管断面（50）を有する請求項１または２の何れ
かに記載の導波管レーザ。
【請求項４】前記開口する壁（52）は、前記オーバーカ
ップリング方向（48）に延びるスロット（58）を有する
請求項３記載の導波管レーザ。
【請求項５】前記スロット（58）の幅は、前記マイクロ
波の伝搬方向（56）に沿って増加する請求項４記載の導
波管レーザ。
【請求項６】前記開口する壁（52）は、前記マイクロ波
の伝搬方向（56）に沿って並ぶ１連の複数の開口部（7
0）を有する請求項３〜５の何れかに記載の導波管レー
ザ。
【請求項７】前記複数の開口部（70）の寸法は、前記マ
イクロ波の伝搬方向（56）に沿って増加する請求項６記
載の導波管レーザ。
【請求項８】前記開口する壁（52）は、誘電体（36,3
8）によって閉じられる請求項１〜７の何れかに記載の
導波管レーザ。
【請求項９】前記誘電体（36,38）は、前記光導波管表
面（32,34）を支える請求項８記載の導波管レーザ。
【請求項１０】前記誘電体（36,38）は、光学的に反射
するように設計されている請求項９記載の導波管レー
ザ。
【請求項１１】前記導波管断面（50）の終端は閉じられ
ている請求項３〜10の何れかに記載の導波管レーザ。
【請求項１２】前記導波管断面（50）は、終端用短絡板
（74）によって閉じられている請求項11記載の導波管レ
ーザ。
【請求項１３】前記導波管断面（50）は、マイクロ波ス
ワンプ（76）によって閉じられている請求項11記載の導
波管レーザ。
【請求項１４】前記導波管断面（50）は、チューナー・
スクリュー（96）を備える請求項３〜13の何れかに記載
の導波管レーザ。
【請求項１５】前記導波管断面はＴ断面（72,73）であ
って、該Ｔ断面（72,73）の横アーム（72）は、前記オ
ーバーカップリング方向（48）に延びる請求項３〜14の
何れかに記載の導波管レーザ。
【請求項１６】前記導波管断面（50）は、前記マイクロ
波の伝搬方向（56）にテーパーが付けられている請求項
３〜15の何れかに記載の導波管レーザ。
【請求項１７】前記導波管断面はスロット付であり、前
記光導波管表面（32,34）の間に位置する前記ストリッ
プ領域（64）を含む前記光導波管表面（32,34）の両方
に係合している請求項３〜16の何れかに記載の導波管レ
ーザ。
【請求項１８】複数のオーバーカップリング構造（45）
が設けられた請求項１〜17の何れかに記載の導波管レー
ザ。
【請求項１９】前記オーバーカップリング構造（46）
は、互いに並んで置かれる請求項18記載の導波管レー
ザ。
【請求項２０】前記オーバーカップリング構造（46）
は、互いに実質的に平行に延びる複数のストリップ領域
（64）においてガス放電を発生する請求項18または19の
何れかに記載の導波管レーザ。
【請求項２１】前記複数のストリップ領域（64）は、実
質的に前記ガス放電容積（40）を満たす請求項20記載の
導波管レーザ。
【請求項２２】連続したストリップ領域（64）に関係す
る前記オーバーカップリング構造（46）における前記マ
イクロ波の伝搬方向（56）は、互いに異なる請求項18〜
21の何れかに記載の導波管レーザ。
【請求項２３】前記オーバーカップリング構造（46）の
各々は、前記導波管（44）を介して、自身のマイクロ波
源（42）に接続される請求項18〜22の何れかに記載の導
波管レーザ。
【請求項２４】前記複数のオーバーカップリング構造
（46）は、前記ガス放電容積（40）の両側に設けられる
請求項18〜23の何れかに記載の導波管レーザ。
【請求項２５】互いに反対に位置する複数のオーバーカ
ップリング構造（46）は、互い違いに配列されている請
求項24記載の導波管レーザ。
【請求項２６】前記オーバーカップリング方向（48）
は、前記共振器の軸（18）に平行に延びる請求項１〜25
の何れかに記載の導波管レーザ。
【請求項２７】前記オーバーカップリング方向（48）
は、前記横方向（24）の平行に延びる請求項１〜25の何
れかに記載の導波管レーザ。