JPH0936465A - Microwave gas laser and microwave discharge pumping method therefor - Google Patents
Microwave gas laser and microwave discharge pumping method thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波領域の電
磁波によってレーザーガス媒質を放電励起する気体レー
ザーのマイクロ波放電励起方法及びマイクロ波気体レー
ザー装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave discharge excitation method and a microwave gas laser device for a gas laser, which discharge-excites a laser gas medium by electromagnetic waves in the microwave region.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のマイクロ波気体レーザー装置を図
４、図５及び図６を参照して説明する。図４は従来のマ
イクロ波気体レーザー装置の正面断面図、図５は図４に
示すマイクロ波気体レーザー装置における円筒型空胴共
振器の側面断面図、図６は図４に示すマイクロ波気体レ
ーザー装置の円筒型空胴共振器におけるマイクロ波電界
モードを示す模式図である。2. Description of the Related Art A conventional microwave gas laser device will be described with reference to FIGS. 4 is a front sectional view of a conventional microwave gas laser device, FIG. 5 is a side sectional view of a cylindrical cavity resonator in the microwave gas laser device shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a microwave gas laser shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the microwave electric field mode in the cylindrical cavity resonator of an apparatus.
【０００３】図４及び図５に示すように、放電管１は円
筒型空胴共振器４の中に軸方向に挿入、設置されてお
り、その両端側には全反射鏡５と出力鏡６とが対向設置
されている。円筒型空胴共振器４の側部には、導波管３
を介してマイクロ波発振器２が接続されている。As shown in FIGS. 4 and 5, the discharge tube 1 is axially inserted and installed in a cylindrical cavity resonator 4, and a total reflection mirror 5 and an output mirror 6 are provided at both ends thereof. And are installed opposite to each other. The waveguide 3 is provided on the side of the cylindrical cavity resonator 4.
The microwave oscillator 2 is connected via.
【０００４】従ってマイクロ波発振器２から出力された
マイクロ波が導波管３の中を伝搬して円筒型空胴共振器
４に伝送され、このマイクロ波の電界によって放電管１
内のレーザーガス媒質が放電励起される。これによりレ
ーザーガス媒質からの誘導放出光を得ると共に、この誘
導放出光を光共振器を構成する全反射鏡５と出力鏡６と
の間の往復反射により増幅して、出力鏡６を透過するレ
ーザー光７を取り出す。Therefore, the microwave output from the microwave oscillator 2 propagates in the waveguide 3 and is transmitted to the cylindrical cavity resonator 4, and the electric field of the microwave causes the discharge tube 1 to be discharged.
The laser gas medium therein is discharge-excited. Thereby, the stimulated emission light from the laser gas medium is obtained, and the stimulated emission light is amplified by the reciprocal reflection between the total reflection mirror 5 and the output mirror 6 forming the optical resonator, and then transmitted through the output mirror 6. The laser light 7 is taken out.
【０００５】なおマイクロ波によるレーザーガス媒質の
放電励起方法はＨａｎｄｙ ａｎｄＢｒａｎｄｅｌｉ
ｋ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４９，ｐ３７５
３−３７５６（１９７８）により既に公知である。A method of exciting a discharge of a laser gas medium by microwaves is described in Handy and Brandeli.
k, J. et al. Appl. Phys. Vol. 49, p375
3-3756 (1978).
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マイク
ロ波を封入した空胴共振器を使った場合、レーザーガス
媒質を放電励起することは可能であるが、通常の空胴共
振器内で形成しうるマイクロ波の定在波としてはＴＭモ
ード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ＭａｇｎｅｔｉｃＭｏｄ
ｅ）或るいはＴＥモード（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｅｌ
ｅｃｔｒｉｃＭｏｄｅ）として知られるように多数のモ
ードが混在する。従って、空胴共振器の設計誤差や放電
管内の放電プラズマの発生等による負荷の変動により、
マイクロ波電界モードの共振周波数が当初の設定からず
れ、図６に示すように、レーザーガス媒質を放電励起す
るマイクロ波の電界ベクトル８が複雑多岐な波動とな
る。このためマイクロ波電界強度は放電管軸方向（レー
ザー光軸方向）に一定とならない。このような電界によ
って発生した放電プラズマはマイクロ波エネルギーを吸
収しやすく、放電管内を流れるレーザーガス媒質におけ
る放電プラズマでは下流側でより多くマイクロ波エネル
ギーが吸収される。However, when the cavity resonator enclosing the microwave is used, it is possible to discharge excite the laser gas medium, but it can be formed in a normal cavity resonator. A TM mode (Transverse Magnetic Mod) is used as a standing wave of the microwave.
e) Or TE mode (Transverse El
A large number of modes co-exist as is known as an electric mode). Therefore, due to load fluctuation due to design error of cavity resonator and generation of discharge plasma in discharge tube,
The resonance frequency of the microwave electric field mode deviates from the initial setting, and as shown in FIG. 6, the electric field vector 8 of the microwave that discharge-excites the laser gas medium becomes complicated and diversified. Therefore, the microwave electric field strength is not constant in the discharge tube axis direction (laser optical axis direction). The discharge plasma generated by such an electric field easily absorbs microwave energy, and the discharge plasma in the laser gas medium flowing in the discharge tube absorbs more microwave energy on the downstream side.
【０００７】このため従来のマイクロ波気体レーザー装
置では放電管全体でレーザーガス媒質を放電励起させる
ことができないことと、レーザーガス媒質を放電励起さ
せるマイクロ波電界が放電管内の局所空間に集中するた
めに生成する放電プラズマの温度が特に下流側で上昇す
ることになってレーザー発振に寄与するエネルギー凖位
の反転分布が成立しにくくなることから、レーザー出力
及び発振効率が低下する。更に、放電管軸方向下流側で
発振利得が低下すること等の欠点がある。Therefore, in the conventional microwave gas laser device, the laser gas medium cannot be discharge-excited in the entire discharge tube, and the microwave electric field for discharge-exciting the laser gas medium is concentrated in a local space in the discharge tube. Since the temperature of the discharge plasma generated in the above-mentioned rises especially on the downstream side, it becomes difficult to establish the population inversion of the energy level that contributes to the laser oscillation, so that the laser output and the oscillation efficiency decrease. Further, there is a defect that the oscillation gain is reduced on the downstream side in the axial direction of the discharge tube.
【０００８】従って本発明は上記従来技術の不具合点を
解消するためになされたもので、円筒型空胴共振器内で
の多用なマイクロ波電磁界モードの中から円筒型空胴共
振器の設計誤差あるいは放電プラズマの発生等による負
荷の変動の有無にかかわらず、レーザー発振に適するＴ
Ｍ10モードのマイクロ波電界だけで、レーザーガス媒質
をレーザー光軸上のガス温度上昇及び分布をもたせるこ
となく均一に放電励起させて、レーザー出力及び発振効
率を向上させることができる気体レーザのマイクロ波放
電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置を提供する
ことを目的とする。Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and the design of the cylindrical cavity resonator is selected from the various microwave electromagnetic field modes used in the cylindrical cavity resonator. T suitable for laser oscillation regardless of whether the load fluctuates due to error or generation of discharge plasma
Microwave of a gas laser capable of improving the laser output and the oscillation efficiency by uniformly exciting the laser gas medium by the electric field of the microwave only in the M 10 mode without causing the temperature rise and distribution of the gas on the laser optical axis. An object of the present invention is to provide a microwave discharge excitation method and a microwave gas laser device.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の気体レーザーのマイクロ波放電励起方法は、
マイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を空胴共振
器に導き、この空胴共振器内に設置された２枚の石英板
間のレーザーガス媒質をマイクロ波電界により放電励起
させてレーザー出力を得る気体レーザーのマイクロ波放
電励起方法において、前記空胴共振器を放電部とこの放
電部に略直交する直交部とからなるＴ分岐空胴共振器と
し、このＴ分岐空胴共振器の放電部内にレーザー光の光
軸に対して電界方向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ10モ
ードのマイクロ波電界を形成させることを特徴とする。A first gas laser microwave discharge excitation method of the present invention which achieves the above object, comprises:
The microwave oscillated from the microwave oscillator is guided to the cavity resonator, and the laser gas medium between the two quartz plates installed in the cavity resonator is discharge-excited by the microwave electric field to obtain the laser output. In a microwave discharge excitation method of a gas laser, the cavity resonator is a T-branch cavity resonator composed of a discharge part and an orthogonal part substantially orthogonal to the discharge part, and the T-branch cavity resonator has a discharge part inside the discharge part. It is characterized by forming a TE 10 mode microwave electric field in which the electric field direction is perpendicular to the optical axis of the laser light and the intensity is almost constant.
【００１０】また第２の方法は、上記第１の方法におい
て、Ｔ分岐空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モー
ドによって形成されるマイクロ波定在波の１波長でレー
ザーガス媒質を放電励起させることを特徴とする。The second method is the same as the first method, except that the laser gas medium is discharged with one wavelength of the microwave standing wave formed by the microwave electric field mode of TE 10 in the T-branch cavity resonator. It is characterized by exciting.
【００１１】また第３の方法は、上記第１又は第２の方
法において、Ｔ分岐空胴共振器の直交部内にマイクロ波
発振器のアンテナを設置し、このアンテナを介してＴ分
岐空胴共振器内にマイクロ波を直接導入することを特徴
とする。A third method is the method of the first or second method, wherein an antenna of the microwave oscillator is installed in the orthogonal portion of the T-branch cavity resonator, and the T-branch cavity resonator is provided through this antenna. The feature is that the microwave is directly introduced into the inside.
【００１２】また第４の方法は、上記第３の方法におい
て、Ｔ分岐空胴共振器の直交部のアンテナに対する放電
部の反対側でマイクロ波の反射量を調整して放電部内に
形成されるマイクロ波定在波の共振周波数を調整するこ
とを特徴とする。A fourth method is the same as the above-mentioned third method, but is formed in the discharge portion by adjusting the reflection amount of the microwave on the side of the orthogonal portion of the T-branch cavity resonator opposite to the antenna with respect to the discharge portion. It is characterized in that the resonance frequency of the microwave standing wave is adjusted.
【００１３】また上記目的を達成する本発明の第１のマ
イクロ波気体レーザー装置は、マイクロ波発振器と、こ
のマイクロ波発振器から発振されたマイクロ波が導入さ
れる空胴共振器と、この空胴共振器内に設置された２枚
の石英板と、この２枚の石英板間のレーザーガス媒質と
を有し、このレーザーガス媒質を前記空胴共振器内に形
成されるマイクロ波電界によって放電励起させることに
よりレーザー出力を得るマイクロ波気体レーザー装置に
おいて、前記空胴共振器が放電部とこの放電部に略直交
する直交部とからなるＴ分岐空胴共振器であって、この
Ｔ分岐空胴共振器の放電部内にレーザー光の光軸に対し
て電界方向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ10のモードマ
イクロ波電界を形成させるようにしたことを特徴とす
る。Further, the first microwave gas laser device of the present invention which achieves the above object, comprises a microwave oscillator, a cavity resonator into which the microwave oscillated by the microwave oscillator is introduced, and the cavity. It has two quartz plates installed in the resonator and a laser gas medium between the two quartz plates, and the laser gas medium is discharged by a microwave electric field formed in the cavity resonator. In a microwave gas laser device for obtaining a laser output by exciting the T-branch cavity resonator, the cavity resonator is a T-branch cavity resonator composed of a discharge portion and an orthogonal portion substantially orthogonal to the discharge portion. It is characterized in that a mode microwave electric field of TE 10 is formed in the discharge part of the body resonator in which the electric field direction is perpendicular to the optical axis of the laser light and the intensity is substantially constant.
【００１４】また第２の装置は、上記第１の装置におい
て、Ｔ分岐空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モー
ドによって形成されるマイクロ波定在波の１波長でレー
ザーガス媒質を放電励起させるようにしたことを特徴と
する。The second device is the same as the first device, except that the laser gas medium is discharged with one wavelength of the microwave standing wave formed by the microwave electric field mode of TE 10 in the T-branch cavity resonator. The feature is that it is excited.
【００１５】また第３の装置は、上記第１又は第２の装
置において、Ｔ分岐空胴共振器の直交部内にマイクロ波
発振器のアンテナを設置し、このアンテナを介してＴ分
岐空胴共振器内にマイクロ波を直接導入するようにした
ことを特徴とする。A third device is the same as the first or second device, except that an antenna of the microwave oscillator is installed in the orthogonal portion of the T-branch cavity resonator, and the T-branch cavity resonator is provided through this antenna. The feature is that the microwave is directly introduced into the inside.
【００１６】また第４の装置は、上記第３の装置におい
て、Ｔ分岐空胴共振器の直交部のアンテナに対する放電
部の反対側にマイクロ波の反射量を調整して放電部内に
形成されるマイクロ波定在波の共振周波数を調整するた
めの反射板を設置したことを特徴とする。A fourth device is formed in the discharge part by adjusting the reflection amount of the microwave on the side opposite to the discharge part with respect to the antenna of the orthogonal part of the T-branch cavity resonator in the third device. It is characterized in that a reflector for adjusting the resonance frequency of the microwave standing wave is installed.
【００１７】上記本発明の気体レーザーのマイクロ波放
電励起方法及びマイクロ波気体レーザー装置によれば、
Ｔ分岐空胴共振器内に発生させるＴＥ10モードのマイク
ロ波電界によって、石英板間のレーザーガス媒質を効率
よく放電励起させることができる。According to the microwave discharge excitation method of the gas laser and the microwave gas laser device of the present invention,
The TE 10 mode microwave electric field generated in the T-branch cavity can efficiently discharge and excite the laser gas medium between the quartz plates.
【００１８】特に、Ｔ分岐空胴共振器内部にＴＥ10のマ
イクロ波電界モードで形成されるマイクロ波定在波の１
波長がレーザガス媒質の放電長よりも大きくなるように
設定することでレーザー光軸上に一様なマイクロ波電界
が得られ、この電界によりレーザー光軸方向に均一な放
電を生じさせてＴ分岐空胴共振器内のレーザーガス媒質
を効率よく放電励起させることができる。In particular, one of the microwave standing waves formed in the microwave electric field mode of TE 10 inside the T-branch cavity resonator is used.
By setting the wavelength so that it is longer than the discharge length of the laser gas medium, a uniform microwave electric field can be obtained on the laser optical axis, and this electric field causes a uniform discharge in the laser optical axis direction to generate a T-branch space. The laser gas medium in the body resonator can be efficiently discharge-excited.
【００１９】またＴ分岐空胴共振器の設計誤差や内部に
発生する放電プラズマ等による負荷の変動に伴なうマイ
クロ波定在波の共振周波数のずれを、Ｔ分岐空胴共振器
の直交部に設置した反射板の位置を変化させてＴ分岐空
胴共振器の放電部へのマイクロ波入射量を変えることで
補正できることから、Ｔ分岐空胴共振器内のレーザー光
軸方向に対して均一なマイクロ波電界を容易に形成させ
ることでき、レーザー光軸方向に均一な放電の発生とレ
ーザーガス媒質全体の放電励起とが可能となる。Further, the deviation of the resonance frequency of the microwave standing wave caused by the design error of the T-branch cavity resonator and the fluctuation of the load due to the discharge plasma or the like generated inside is taken into consideration in the orthogonal portion of the T-branch cavity resonator. This can be corrected by changing the position of the reflector installed in the T-branch cavity resonator to change the amount of microwave incident on the discharge part of the T-branch cavity resonator. Such a microwave electric field can be easily formed, and uniform discharge can be generated in the laser optical axis direction and discharge excitation of the entire laser gas medium can be performed.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１、
図２及び図３を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.
【００２１】ここでは矩型のＴ分岐型導波管の開口部を
閉じた構成のＴ分岐矩型空胴共振器を用いる場合を例示
しており、図１はかかるＴ分岐矩型空胴共振器を備えた
マイクロ波気体レーザー装置の正面断面図、図２は図１
に示すマイクロ波気体レーザー装置におけるＴ分岐矩型
空胴共振器の側面断面図、図３（ａ）、（ｂ）は図１に
示すマイクロ波気体レーザー装置のＴ分岐矩型空胴共振
器内におけるマイクロ波電界モードの模式図である。こ
れらの図において、前述した図４、図５及び図６と同一
部分には同一符号を付した。Here, a case where a T-branch rectangular cavity resonator having a structure in which the opening of a rectangular T-branch waveguide is closed is illustrated, and FIG. 1 shows such a T-branch rectangular cavity resonance. 1 is a front sectional view of a microwave gas laser device equipped with a vessel, FIG.
3 is a side sectional view of the T-branch rectangular cavity resonator in the microwave gas laser device shown in FIG. 3, and FIGS. 3A and 3B are inside the T-branch rectangular cavity resonator of the microwave gas laser device shown in FIG. 3 is a schematic diagram of a microwave electric field mode in FIG. In these figures, the same parts as those in FIGS. 4, 5 and 6 described above are designated by the same reference numerals.
【００２２】図１及び図２に示すように、Ｔ分岐矩型空
胴共振器２４は放電部２４ｂとこの放電部２４ｂに直交
する直交部２４ａとからなり、放電部２４ｂ内にはその
レーザー光軸を挾んで対向する２枚の石英板１ａ，１ｂ
が配置され、またレーザー光軸上の両端には全反射鏡５
と出力鏡６とが対向設置されている。As shown in FIGS. 1 and 2, the T-branch rectangular cavity resonator 24 comprises a discharge part 24b and an orthogonal part 24a orthogonal to the discharge part 24b. Two quartz plates 1a and 1b facing each other with the axis sandwiched
Is placed, and total reflection mirrors 5 are placed on both ends of the laser optical axis.
And the output mirror 6 are installed opposite to each other.
【００２３】Ｔ分岐矩型空胴共振器２４の直交部２４ａ
にはマイクロ波発振器のマイクロ波源となるマグネトロ
ン１０が設置されており、このマグネトロン１０のアン
テナ１１が同直交部２４ａ内に設置されている。従って
マグネトロン１０から発振されたマイクロ波はアンテナ
１１を介してＴ分岐矩型空胴共振器２４の直交部２４ａ
へ直接導入され、更に放電部２４ｂへと導かれる。そし
て、この放電部２４ｂ内において１波長分のＴＥ10モー
ドのマイクロ波定在波が形成され、このマイクロ波の電
界により石英板１ａ，１ｂ間のレーザーガス媒質１４が
放電励起される。The orthogonal portion 24a of the T-branch rectangular cavity resonator 24
A magnetron 10 that serves as a microwave source of a microwave oscillator is installed therein, and an antenna 11 of the magnetron 10 is installed in the orthogonal portion 24a. Therefore, the microwave oscillated from the magnetron 10 is transmitted through the antenna 11 to the orthogonal portion 24a of the T-branch rectangular cavity resonator 24.
Is directly introduced into the discharge part 24b. Then, a TE 10 mode microwave standing wave for one wavelength is formed in the discharge part 24b, and the laser gas medium 14 between the quartz plates 1a and 1b is discharge-excited by the electric field of the microwave.
【００２４】またＴ分岐矩型空胴共振器２４の直交部２
４ａには、アンテナ１１の図中上方、即ちアンテナ１１
に対する放電部２４ｂの反対側に反射板１２が移動可能
に設置されている。この反射板１２は、矢印方向に移動
することにより放電部２４ｂへのマイクロ波入射量を変
えて、この放電部２４ａ内に形成されるマイクロ波の定
在波の波長と共振周波数を変えることができる。The orthogonal portion 2 of the T-branch rectangular cavity resonator 24
4a is located above the antenna 11, that is, the antenna 11
The reflection plate 12 is movably installed on the opposite side of the discharge unit 24b with respect to. By moving the reflecting plate 12 in the direction of the arrow, the microwave incident amount on the discharge part 24b can be changed, and the wavelength and the resonance frequency of the standing wave of the microwave formed in the discharge part 24a can be changed. it can.
【００２５】またＴ分岐矩型空胴共振器２４の放電部２
４ｂの矩型断面の長辺面２４ｃ，２４ｄには、チューニ
ングブロック１３ａ，１３ｂが各々移動可能に突設され
ている。これらのチューニングブロック１３ａ，１３ｂ
は、図２に示すように矢印方向に移動することによって
放電部２４ｂ内に形成されるマイクロ波定在波の波長と
共振周波数を変えることができる。The discharge section 2 of the T-branch rectangular cavity resonator 24
Tuning blocks 13a and 13b are movably projected on the long side surfaces 24c and 24d of the rectangular section 4b. These tuning blocks 13a, 13b
2 can change the wavelength and the resonance frequency of the microwave standing wave formed in the discharge part 24b by moving in the arrow direction as shown in FIG.
【００２６】石英板１ａ，１ｂ間に導入されるレーザー
ガス媒質１４は、図２に示すように図中左側から流入
（レーザーガス媒質１５）されて図中右側へ流出（レー
ザーガス媒質１６）されることにより、レーザー光軸に
直交して流動する。The laser gas medium 14 introduced between the quartz plates 1a and 1b is introduced (laser gas medium 15) from the left side in the figure and is flown out (laser gas medium 16) to the right side in the figure as shown in FIG. As a result, the laser light flows perpendicular to the laser optical axis.
【００２７】そして、本マイクロ波気体レーザー装置で
は、Ｔ分岐矩型空胴共振器２４の矩型断面の長辺を８０
ｍｍ、短辺を５０ｍｍ、レーザー光軸方向長さを４００
ｍｍとした。またチューニングブロック１３ａ，１３ｂ
としては、金属製のチューニングブロックを用いた。In the present microwave gas laser device, the long side of the rectangular cross section of the T-branch rectangular cavity resonator 24 is set to 80.
mm, short side 50 mm, laser optical axis length 400
mm. In addition, the tuning blocks 13a and 13b
A metal tuning block was used as the.
【００２８】かかるマイクロ波気体レーザー装置におい
て、Ｔ分岐矩型空胴共振器２４内の電界モードは、Ｔ分
岐空胴共振器２４の内部へ挿入した測定用のアンテナに
よって電界強度分布を測定した結果、図３に示すものが
得られた。この図からＴ分岐矩型空胴共振器２４の放電
部２４ｂ内に形成されているマイクロ波電界はＴＥ10モ
ードであることを確認した。図中の８が電界ベクトル、
９が磁界ベクトルである。また、この図に示すように、
マイクロ波定在波の波長が約２５０ｍｍとなることから
ＴＥ10モードでカットオフに近い波長となることがわか
った。更に、この図からわかるように、石英板１ａ，１
ｂの軸方向に形成されているマイクロ波定在波に節腹が
ないことから石英板１ａ，１ｂ間全体でレーザーガス媒
質１４が放電する。即ち、マイクロ波定在波の１波長で
レーザーガス媒質を放電励起しており、マイクロ波定在
波の１波長がレーザーガス媒質の放電長（図１中の斜線
部）よりも大きい。In such a microwave gas laser device, the electric field mode in the T-branch rectangular cavity resonator 24 is measured as a result of measuring the electric field strength distribution by an antenna for measurement inserted inside the T-branch cavity resonator 24. The product shown in FIG. 3 was obtained. From this figure, it was confirmed that the microwave electric field formed in the discharge part 24b of the T-branch rectangular cavity resonator 24 was the TE 10 mode. 8 in the figure is the electric field vector,
9 is a magnetic field vector. Also, as shown in this figure,
Since the wavelength of the microwave standing wave was about 250 mm, it was found that the wavelength was close to the cutoff in the TE 10 mode. Further, as can be seen from this figure, the quartz plates 1a, 1
Since the microwave standing wave formed in the axial direction of b has no node, the laser gas medium 14 is discharged between the quartz plates 1a and 1b. That is, the laser gas medium is discharge-excited with one wavelength of the microwave standing wave, and one wavelength of the microwave standing wave is larger than the discharge length (hatched portion in FIG. 1) of the laser gas medium.
【００２９】また、放電プラズマの発生により共振周波
数が少しずれるので、チューニングブロック１３ａ，１
３ｂ又は反射板１２の位置を微動調整することにより共
振周波数のずれを補正して放電を安定化することができ
る。このときのレーザー出力及び発振効率を〔表１〕に
示す。なお、この〔表１〕に示す試験結果はレーザーガ
ス媒質として炭酸ガスレーザー用のガス組成（ＣＯ２，
Ｎ２，Ｈｅの混合ガス、圧力５０Ｔｏｒｒ）の条件で試
験を行ったものである。〔表１〕に示すように、チュー
ニングブロック１３ａ，１３ｂの効果は、一方のチュー
ニングブロック１３ｂの挿入長のみを微動調整しても、
両方のチューニングブロック１３ａ，１３ｂの挿入長を
共に微動調整しても同様の効果が得られる。また〔表
１〕に示すように、反射板１２の挿入長を微動調整する
ことによっても、レーザー出力及び発振効率が向上する
ことを確認した。Further, since the resonance frequency is slightly shifted due to the generation of discharge plasma, the tuning blocks 13a, 1
By finely adjusting the position of 3b or the reflector 12, it is possible to correct the deviation of the resonance frequency and stabilize the discharge. The laser output and oscillation efficiency at this time are shown in [Table 1]. The test results shown in [Table 1] show that the gas composition (CO 2,
The test was conducted under the conditions of a mixed gas of N2 and He and a pressure of 50 Torr). As shown in [Table 1], the effect of the tuning blocks 13a and 13b is that even if only the insertion length of one tuning block 13b is finely adjusted,
The same effect can be obtained by finely adjusting the insertion lengths of both tuning blocks 13a and 13b. Further, as shown in [Table 1], it was confirmed that the laser output and the oscillation efficiency were also improved by finely adjusting the insertion length of the reflection plate 12.
【００３０】また、チューニングブロック１３ａ，１３
ｂをレーザーガス媒質の流れに対して上流側の方が下流
側よりも挿入量大となるように傾斜をつけることもで
き、こうすることによって〔表１〕に示すようにレーザ
ー出力が改善することから効果大であることが確認でき
た。Further, the tuning blocks 13a, 13
It is also possible to incline b such that the upstream side has a larger insertion amount than the downstream side with respect to the flow of the laser gas medium, and by doing so, the laser output is improved as shown in [Table 1]. Therefore, it was confirmed that the effect was great.
【００３１】[0031]
【表１】 [Table 1]
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、マイクロ波気体レーザー装置におい
てそのレーザー光軸方向にレーザーガスの均一な放電を
発生させることができ、レーザーガス媒質の放電励起を
有効に行うことができる。従ってレーザ出力及び発振効
率を向上させることができる。As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, it is possible to generate a uniform discharge of the laser gas in the direction of the laser optical axis in the microwave gas laser device. The discharge excitation can be effectively performed. Therefore, the laser output and the oscillation efficiency can be improved.
【図１】本発明の一実施例に係るマイクロ波気体レーザ
ー装置の正面断面図である。FIG. 1 is a front sectional view of a microwave gas laser device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示すマイクロ波気体レーザー装置におけ
るＴ分岐矩型空胴共振器の側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of a T-branch rectangular cavity resonator in the microwave gas laser device shown in FIG.
【図３】図１に示すマイクロ波気体レーザー装置のＴ分
岐矩型空胴共振器内におけるマイクロ波電界モードの模
式図である。3 is a schematic diagram of a microwave electric field mode in a T-branch rectangular cavity resonator of the microwave gas laser device shown in FIG.
【図４】従来のマイクロ波気体レーザー装置の正面断面
図である。FIG. 4 is a front sectional view of a conventional microwave gas laser device.
【図５】図４に示すマイクロ波気体レーザー装置におけ
る円筒型空胴共振器の側面断面図である。5 is a side sectional view of a cylindrical cavity resonator in the microwave gas laser device shown in FIG.
【図６】図４に示すマイクロ波気体レーザー装置の円筒
型空胴共振器におけるマイクロ波電界モードの模式図で
ある。6 is a schematic view of a microwave electric field mode in the cylindrical cavity resonator of the microwave gas laser device shown in FIG.
１ａ，１ｂ 石英板 ５ 全反射鏡 ６ 出力鏡 ７ レーザー光 ８ 電界ベクトル ９ 磁界ベクトル １０ マグネトロン １１ アンテナ １２ 反射板 １３ａ，１３ｂ チューニングブロック １４ レーザーガス媒質 １５ レーザーガス媒質（流入） １６ レーザーガス媒質（流出） ２４ Ｔ分岐矩型空胴共振器 ２４ａ 放電部 ２４ｂ 直交部 ２４ｃ，２４ｄ 長辺面 1a, 1b Quartz plate 5 Total reflection mirror 6 Output mirror 7 Laser light 8 Electric field vector 9 Magnetic field vector 10 Magnetron 11 Antenna 12 Reflectors 13a, 13b Tuning block 14 Laser gas medium 15 Laser gas medium (inflow) 16 Laser gas medium (outflow) ) 24 T-branch rectangular cavity resonator 24a Discharge part 24b Orthogonal part 24c, 24d Long side surface
Claims (8)
ロ波を空胴共振器に導き、この空胴共振器内に設置され
た２枚の石英板間のレーザーガス媒質をマイクロ波電界
により放電励起させてレーザー出力を得る気体レーザー
のマイクロ波放電励起方法において、 前記空胴共振器を放電部とこの放電部に略直交する直交
部とからなるＴ分岐空胴共振器とし、このＴ分岐空胴共
振器の放電部内にレーザー光の光軸に対して電界方向が
垂直でほぼ強度が一定なＴＥ10モードのマイクロ波電界
を形成させることを特徴とする気体レーザーのマイクロ
波放電励起方法。1. A microwave oscillated from a microwave oscillator is guided to a cavity resonator, and a laser gas medium between two quartz plates installed in the cavity resonator is discharge-excited by a microwave electric field. In the method of exciting a microwave discharge of a gas laser for obtaining a laser output by using a T-branch cavity resonator, the cavity resonator is a T-branch cavity resonator including a discharge part and an orthogonal part substantially orthogonal to the discharge part. A microwave discharge excitation method for a gas laser, which comprises forming a TE 10 mode microwave electric field in which the electric field direction is perpendicular to the optical axis of the laser light and the intensity is substantially constant in the discharge part of the vessel.
クロ波放電励起方法において、 Ｔ分岐空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モードに
よって形成されるマイクロ波定在波の１波長でレーザー
ガス媒質を放電励起させることを特徴とする気体レーザ
ーのマイクロ波放電励起方法。2. A method of exciting a gas laser by a microwave discharge according to claim 1, wherein the laser is used at one wavelength of a microwave standing wave formed by a microwave electric field mode of TE 10 in a T-branch cavity resonator. A method for exciting a microwave discharge of a gas laser, which comprises exciting a gas medium by discharge.
のマイクロ波放電励起方法において、 Ｔ分岐空胴共振器の直交部内にマイクロ波発振器のアン
テナを設置し、このアンテナを介してＴ分岐空胴共振器
内にマイクロ波を直接導入することを特徴とする気体レ
ーザーのマイクロ波放電励起方法。3. The method for exciting a gas laser using a microwave discharge according to claim 1, wherein an antenna of a microwave oscillator is installed in the orthogonal portion of the T-branch cavity resonator, and the T-branch cavity is provided via this antenna. A microwave discharge excitation method for a gas laser, characterized in that a microwave is directly introduced into a body resonator.
クロ波放電励起方法において、 Ｔ分岐空胴共振器の直交部のアンテナに対する放電部の
反対側でマイクロ波の反射量を調整して放電部内に形成
されるマイクロ波定在波の共振周波数を調整することを
特徴とする気体レーザーのマイクロ波放電励起方法。4. The method of exciting a gas laser with a microwave discharge according to claim 3, wherein the amount of reflection of microwaves is adjusted on the side of the orthogonal portion of the T-branch cavity resonator opposite to the discharge portion from the inside of the discharge portion. A microwave discharge excitation method for a gas laser, characterized in that the resonance frequency of a microwave standing wave formed on a substrate is adjusted.
振器から発振されたマイクロ波が導入される空胴共振器
と、この空胴共振器内に設置された２枚の石英板と、こ
の２枚の石英板間のレーザーガス媒質とを有し、このレ
ーザーガス媒質を前記空胴共振器内に形成されるマイク
ロ波電界によって放電励起させることによりレーザー出
力を得るマイクロ波気体レーザー装置において、 前記空胴共振器が放電部とこの放電部に略直交する直交
部とからなるＴ分岐空胴共振器であって、このＴ分岐空
胴共振器の放電部内にレーザー光の光軸に対して電界方
向が垂直でほぼ強度が一定なＴＥ10モードのマイクロ波
電界を形成させるようにしたことを特徴とするマイクロ
波気体レーザー装置。5. A microwave oscillator, a cavity resonator into which a microwave oscillated by the microwave oscillator is introduced, two quartz plates installed in the cavity resonator, and the two quartz plates. And a laser gas medium between the quartz plates, and the laser gas medium is discharge-excited by a microwave electric field formed in the cavity resonator to obtain a laser output. A cavity resonator is a T-branch cavity resonator including a discharge part and an orthogonal part that is substantially orthogonal to the discharge part. In the discharge part of the T-branch cavity resonator, an electric field direction with respect to an optical axis of laser light is provided. A microwave gas laser device, characterized in that a TE 10 mode microwave electric field having a vertical axis and a substantially constant intensity is formed.
ザー装置において、 Ｔ分岐空胴共振器内にＴＥ10のマイクロ波電界モードに
よって形成されるマイクロ波定在波の１波長でレーザー
ガス媒質を放電励起させるようにしたことを特徴とする
マイクロ波気体レーザー装置。6. The microwave gas laser device according to claim 5, wherein the laser gas medium is used in one wavelength of the microwave standing wave formed by the microwave electric field mode of TE 10 in the T-branch cavity resonator. A microwave gas laser device characterized by being excited by discharge.
体レーザー装置において、 Ｔ分岐空胴共振器の直交部内にマイクロ波発振器のアン
テナを設置し、このアンテナを介してＴ分岐空胴共振器
内にマイクロ波を直接導入するようにしたことを特徴と
するマイクロ波気体レーザー装置。7. The microwave gas laser device according to claim 5, wherein an antenna of the microwave oscillator is installed in the orthogonal portion of the T-branch cavity resonator, and the T-branch cavity resonator is provided through this antenna. A microwave gas laser device characterized in that a microwave is directly introduced into the inside.
ザー装置において、 Ｔ分岐空胴共振器の直交部のアンテナに対する放電部の
反対側にマイクロ波の反射量を調整して放電部内に形成
されるマイクロ波定在波の共振周波数を調整するための
反射板を設置したことを特徴とするマイクロ波気体レー
ザー装置。8. The microwave gas laser device according to claim 7, wherein the T-branch cavity resonator is formed in the discharge part by adjusting the reflection amount of the microwave on the side opposite to the discharge part with respect to the antenna of the orthogonal part. A microwave gas laser device having a reflector for adjusting the resonance frequency of the microwave standing wave.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17984795A JPH0936465A (en) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | Microwave gas laser and microwave discharge pumping method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17984795A JPH0936465A (en) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | Microwave gas laser and microwave discharge pumping method therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936465A true JPH0936465A (en) | 1997-02-07 |
Family
ID=16072955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17984795A Withdrawn JPH0936465A (en) | 1995-07-17 | 1995-07-17 | Microwave gas laser and microwave discharge pumping method therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0936465A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103166097A (en) * | 2013-02-26 | 2013-06-19 | 哈尔滨工业大学 | L-type optical pump gas terahertz laser resonant cavity based on that quartz wafer is beam splitting wafer and laser provided with resonant cavity |
-
1995
- 1995-07-17 JP JP17984795A patent/JPH0936465A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103166097A (en) * | 2013-02-26 | 2013-06-19 | 哈尔滨工业大学 | L-type optical pump gas terahertz laser resonant cavity based on that quartz wafer is beam splitting wafer and laser provided with resonant cavity |
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