JPH0983089A - 金属蒸気レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッファガスの流れに乗って、ウィンドウに
向かうガスの流れを防止することによって、異常放電の
発生を抑制し、ウィンドウによる光の損失を低減し、高
効率で高出力の金属蒸発レーザ装置を提供する。 【解決手段】 気密容器（１、６）に接続されたガス導
入用配管（１０ａ，１０ｂ）からガスを導入し気密容器
に接続されたガス排気用配管（２１）から排気するとと
もに、気密容器内にレーザ媒質金属（９）を載置し気密
容器内に配設された放電電極（７、８）を介して気密容
器内で放電させ、発振したレーザ光を気密容器の両端部
に近傍に取り付けられたウインドウ（３ａ，３ｂ）を通
して外部へ出力する金属蒸気レーザ装置において、ガス
排気用配管（２１）は、ガス導入用配管１０ａ，１０
ｂ）が気密容器に接続される位置よりもウインドウ（３
ａ，３ｂ）からより離れた位置で気密容器に接続されて
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属蒸気レーザ装
置に係り、特に気密容器に接続されたガス導入用配管か
らガスを導入し気密容器に接続されたガス排気用配管か
ら排気するとともに、気密容器内にレーザ媒質金属を載
置し気密容器内に配設された複数の放電電極を介して気
密容器内で放電させレーザ光を発振させる金属蒸気レー
ザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通りレーザは、レーザ光の優れた
指向性や可干渉性等の特性を生かし種々の分野で利用さ
れている。例えば、集光性やエネルギー密度の高いこと
に着目してレーザ核融合やレーザ加工への応用がなされ
ており、一方、近時においてはレーザ光の単色性に着目
して目的物質だけを選択的に励起し、その高純度化や不
純物の除去などへの利用が進められている。

【０００３】以下に従来の金属蒸気レーザ装置について
説明する。図１４は、金属蒸気レーザ装置の発振管の概
略断面図であり、符号１は外管を示し、外管１は陰極部
外管１ａ、１ｂ、絶縁外管１ｃ、陽極部外管１ｄ、１ｅ
で構成されている。陰極部外管１ａ、１ｂと陽極部外管
１ｄ、１ｅは導電材料で形成されている。陰極部外管１
ａには側部にバッファガス導入口１０が接続され、陽極
部外管１ｅには側部に排気口１１が接続されている。外
管１内には同軸に保護管２が配設されており、保護管２
の両端部は外管１に気密的に接続されている。外管１と
保護管２の間の空間には、中空断熱層５が形成されてい
る。中空断熱層５は、図示しないガス制御装置によっ
て、排気されて真空断熱層となったり、適当な断熱特性
を持つガスが封入されてガス断熱層となったりできるよ
うになっている。

【０００４】外管１の両端部にはブリュースタ窓３ａ、
３ｂが取着されており、これにより外管１の両開口端は
閉鎖され、保護管２の内部は気密状態となる。保護管２
の内部には断熱材層４が形成されている。断熱材層４の
内側の軸方向中間部には内管６が配設されている。内管
６の軸方向の両側から挟むように、陰極部外管１ｂに取
着された陰極７と陽極部外管１ｄに取着された陽極８と
が配設されている。内管６の内壁面上には、例えば、金
（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属粒子９が載置されてい
る。

【０００５】このように構成された金属蒸気レーザ装置
の発振は、次のようにして行われる。排気用配管１１に
よって内管６の内部を高真空状態にした後、ガス導入用
配管１０を通して、例えばヘリウム（Ｈｅ）、ネオン
（Ｎｅ）等の放電用バッファガスを内管６の内部に供給
し、陰極７と陽極８の間に高電圧を印加して放電プラズ
マを発生させる。そして、放電により内管６を加熱し、
金属粒子９を加熱・蒸発させ、生成した金属蒸気をプラ
ズマ内の電子により励起し、発生した光をブリュースタ
窓３ａ、３ｂを通して図示しない光共振器で増幅し、レ
ーザ光を発振させる。

【０００６】この時、リーク等で生じた保護管２内の不
純物を除去するために、内部の圧力を数１０Ｔｏｒｒ程
度に保ちながら、ガス導入配管１０から数ｍｌ／ｍｉｎ
程度の微量のバッファガスを流し、排気用配管１１より
排気する。

【０００７】レーザ光を効率よく発生させ、より大出力
を取り出すためには、安定な放電を維持しプラズマを最
適化するとともに、ウィンドウ（ブリュースタ窓３ａ、
３ｂ）の汚染を防止し、効率よく光を取り出すことが重
要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示すようにガス導入配管１０と排気配管１１を設置し
た場合、陰極側から陽極側へのバッファガスの流れが生
じる。このバッファガスの流れに載って、レーザ媒質で
ある金属蒸気やスパッタリング等で発生した電極材や内
管６や断熱材等の不純物粒子等も運ばれ、この結果、下
流側の電極やウィンドウに付着する。

【０００９】電極７、８に凹凸面を形成して付着したレ
ーザ媒質金属や電極材は異常放電の原因となり、付着物
が厚く堆積すると光路を妨げたりする。ウィンドウの汚
れは、透過率を低下させ、発振出力の低下をもたらす。

【００１０】そこで本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題を解消し、バッファガスの流れに乗って、ウィ
ンドウに向かうガスの流れを防止することによって、異
常放電の発生を抑制し、ウィンドウによる光の損失を低
減し、高効率で高出力の金属蒸発レーザ装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による金属蒸気レーザ装置は、気密容器に接
続されたガス導入用配管からガスを導入し前記気密容器
に接続されたガス排気用配管から排気するとともに、前
記気密容器内にレーザ媒質金属を載置し前記気密容器内
に配設された放電電極を介して前記気密容器内で放電さ
せ、発振したレーザ光を前記気密容器の両端部の近傍に
取り付けられたウインドウを通して外部へ出力する金属
蒸気レーザ装置において、前記ガス排気用配管は、前記
ガス導入用配管が前記気密容器に接続される位置よりも
前記ウインドウからより離れた位置で前記気密容器に接
続されていることを特徴とする。

【００１２】また、気密容器に接続されたガス導入用配
管からガスを導入し前記気密容器に接続されたガス排気
用配管から排気するとともに、前記気密容器内にレーザ
媒質金属を載置し前記気密容器内に配設された放電電極
を介して前記気密容器内で放電させ、発振したレーザ光
を前記気密容器の両端部の近傍に取り付けられたウイン
ドウを通して外部へ出力する金属蒸気レーザ装置におい
て、前記ガス排気用配管は、前記ガス導入用配管が前記
気密容器に接続される位置よりも前記放電電極からより
離れた位置で前記気密容器に接続されていることを特徴
とする。

【００１３】請求項１では、ガス排気用配管は、ガス導
入用配管が前記気密容器に接続される位置よりもウイン
ドウからより離れた位置で気密容器に接続されているの
で、ガス導入用配管から導入されたバッファガス等が気
密容器内を流れる際の流れ方向は、ウインドウから離れ
る方向に形成されるので、バッファガスと一緒に流れて
くる不純物粒子やレーザ媒質金属がウィンドウに付着す
ることを防止できる。

【００１４】また、請求項２では、ガス排気用配管は、
ガス導入用配管が気密容器に接続される位置よりも放電
電極からより離れた位置で気密容器に接続されているの
で、ガス導入用配管から導入されたバッファガス等が気
密容器内を流れる際の流れ方向は、放電電極から離れる
方向に形成されるので、バッファガスと一緒に流れてく
る不純物粒子やレーザ媒質金属が放電電極に付着するこ
とによる異常放電が無くすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面を参照
して説明する。図１を参照して本発明の第１実施形態例
について説明する。図１は、金属蒸気レーザ装置の発振
管の概略断面図であり、符号１は外管を示し、外管１は
陰極部外管１ａ、１ｂ、絶縁外管１ｃ、陽極部外管１
ｄ、１ｅで構成されている。陰極部外管１ａは陰極部外
管１ｂの一端で接続されて延設されており、陰極部外管
１ｂの他端は絶縁外管１ｃの一端と対向し、絶縁外管１
ｃの他端は陽極部外管１ｄの一端と対向し、陽極部外管
１ｄの他端で陽極部外管１ｅが接続され延設されてい
る。陰極部外管１ａ、１ｂと陽極部外管１ｄ、１ｅは導
電材料で形成されている。陰極部外管１ｂと陽極部外管
１ｄとの間は間に介在する絶縁外管１ｃによって絶縁さ
れている。

【００１６】陰極部外管１ａおよび陽極部外管１ｅの各
々の側部には、管状のバッファガス導入口１０ａ、バッ
ファガス導入口１０ｂがそれぞれ接続されている。

【００１７】外管１内には同軸に保護管２が配設されて
おり、保護管２の両端部は各々、陰極部外管１ｂおよび
陽極部外管１ｄの端部に気密的に接続されている。外管
１と保護管２の間の空間には、中空断熱層５が形成され
ている。中空断熱層５は、図示しないガス制御装置によ
って、排気されて真空断熱層となったり、適当な断熱特
性を持つガスが封入されてガス断熱層となったりできる
ようになっている。

【００１８】陰極部外管１ａおよび陽極部外管１ｅの各
々の両端部にはブリュースタ窓３ａ、３ｂが取着されて
おり、これにより外管１の両開口端は閉鎖され、保護管
２の内部は気密状態となるようになっている。

【００１９】保護管２の内部には通気性のある断熱材４
０が挿入されて断熱材層４が形成されている。断熱材層
４の内側の軸方向中間部には内管６が配設されている。

【００２０】保護管２の中央部の側面には排気管２１が
接続されている。排気管２１はウィンドウ間（ブリュー
スタ窓３ａとブリュースタ窓３ｂの間）のほぼ中間部の
位置にある。排気管２１配設位置は、ブリュースタ窓３
ａ、３ｂや電極７、８からできるだけ離れた位置に設定
されている。排気口２１は陽極部外管１ｄから突出し図
示しない真空ポンプに連結されている。内管６には、排
気管２１に対応した位置に通気孔があけられている。

【００２１】内管６の軸方向の両側から隙間をおいて挟
むように管状の陰極７と陽極８とが配設されている。陰
極７は陰極部外管１ｂに取着され、陽極８は陽極部外管
１ｄに取着されている。内管６の内壁面上には、例え
ば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の金属粒子９が載置され
ている。

【００２２】本実施形態例の金属蒸気レーザ装置は次の
ようにして作動される。まず内管６の内部を排気管２１
に接続した図示しないロータリーポンプなどの真空ポン
プによって排気し、高真空状態にした後、内管６内部に
ガス導入配管１０ａを通して、図示しないガス供給装置
により、例えばヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）等の
放電用バッファガスを所定の圧力となるように供給す
る。陰極部外管１ｂと陽極部外間１ｄの各端子を図示し
ないパルス高電圧電源の各端子に接続し、陰極７と陽極
８の間に高電圧パルスを印加して、内管内にプラズマを
発生させる。

【００２３】プラズマにより内管６が加熱され、銅の金
属粒子９から銅蒸気が発生し、この銅蒸気がプラズマ中
の電子により励起され、発生した光がブリュースタ窓３
ａ、３ｂを通じて図示しない光共振器で増幅されてレー
ザ光を発振する。この間、リーク等で生じた保護管２内
の不純物を除去するために、ガス導入配管１０ａと１０
ｂから数〜数１０ｍｌ／ｍｉｎ程度の微量のバッファガ
スを流し、バッファガスの交換が行われる。外管１の両
端部近傍にあるガス導入配管１０ａと１０ｂから導入さ
れたバッファガスは、中央部にある排気管２１から排気
される。

【００２４】本実施形態例の構成によれば、ガス導入配
管１０ａと１０ｂが外管１の両端部近傍に設けたのに対
し、排気管２１を内管６の長手方向の中央部近傍に設け
たので、バッファガスの交換に際し発生するガス流方向
は両端のウィンドウ（ブリュースタ窓３ａ、３ｂ）側か
ら内管６の中央部に向かう方向となる。この結果、不純
物微粒子やレーザ媒質金属粒子が、外管１の両端近傍に
あるブリュースタ窓３ａ、３ｂや電極７、８に向かって
運ばれることがなくなり、不純物微粒子等がウィンドウ
に付着して生じる透過効率の低下を防止することができ
る。

【００２５】また、内管６端部近傍や放電電極７、８の
設置位置の温度は内管６の中央部の温度に比べて低温で
あるが、排気管２１を内管６の長手方向の中央部近傍に
設けたので、内管６端部や放電電極７、８にレーザ媒質
金属が付着することも防止することができる。これらの
結果、放電が安定し、高効率のレーザ発振が得られる。

【００２６】また、外管１あるいは内管６の長手方向の
中央部近傍に排気管２１を設けない場合には、ウィンド
ウ（ブリュースタ窓３ａ、３ｂ）に近い部分ではウィン
ドウ外への放射によって温度が下がるが中央部はこのよ
うな放射による温度降下がないので高温に維持され、こ
のため内管６内壁の軸線方向の温度分布は不均一とな
る。この結果、軸線方向の銅蒸気分密度布が不均一にな
り、レーザ発振の良質な特性を得る上ではマイナスの効
果となる。

【００２７】これに対し、本実施形態例におけるように
外管１あるいは内管６の長手方向の中央部近傍に排気口
２１を設ける場合には、外部に向かうガスの流れを外管
１ｄによる反射のないことにより中央部の温度が下が
る。このため、内管６内壁温度の軸線方向分布の均一化
が図られ、レーザ発振特性が向上する。

【００２８】また、排気用装置は安全上絶縁部を介して
レーザ本体に接続されるが、従来は、ガスに混じって流
出する金属粒子が絶縁部に付着すると絶縁性が劣化し、
電気的に短絡する危険性があった。これに対し、本実施
形態例では、排気管２１から排気されるガス等は断熱材
４０を通り、断熱材４０がフィルタの役割をなすので、
金属粒子や不純物粒子が排気用装置に達することがな
く、排気用装置の絶縁性が劣化することを防止すること
ができる。

【００２９】なお、排気に伴うガスの流れを軸線方向の
回りの回転角に対して対称にするためには、保護管２に
接続する排気管２１の数を軸線の回りに２つ以上にすれ
ばよい。

【００３０】次に、図２および図３を参照して本発明の
他の実施形態例について説明する。内管６の側面には９
０度の角度間隔をおいて４個の孔２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄが形成されている。また、保護管２の側面に
も孔２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと対向する位置に
４個の孔が形成されており、これらの４個の孔と孔２２
ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとの間に断熱材４０を貫通
する４個の通気孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが形
成されている。対向する２個の通気孔２３ａ，２３ｃと
連通するように、保護管２の側面に外方へ２個の排気管
２１ａ、２１ｂが外管１の側面から突出するように設け
られている。

【００３１】断熱材４０にも多数の小孔がありそれ自体
で通気性があるが、通気孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２
３ｄを設けることにより内管６内をより効率的に排気す
ることができる。

【００３２】なお、孔２２ａ等や通気孔２３ａ等は、個
数や大きさは任意でよく、また位置も等配されている必
要はない。

【００３３】次に、図４に他の実施形態例を示す。排気
管２１ａ，２１ｂの位置に対応する断熱材層４の部分
に、断熱材４０に比べてより組成の粗い断熱材２４ａ〜
２４ｄが配置されている。代わりに図３に示す例と異な
り、通気孔２３ａ等は設けられていない。本実施形態例
では、通気孔２３ａ等を設けていないので、断熱性がよ
り低くならず、かつ断熱材２４ａ〜２４ｄの組成が粗い
ので排気のコンダクタンスが他の部分に比べ大きく、効
率的に内管６内を排気することができる。

【００３４】次に、図５にさらに他の実施形態例を示
す。図５に示す実施形態例では、排気管２１の下方位置
の断熱材層４の部分に断熱材４０とは異なるより組成の
粗い断熱材２４が適当な幅で円筒状に配設されている。
断熱材２４の下部の内管６の部分には、例えば図２に示
した場合のように孔２２ａ等が形成されている。本実施
形態例においても、図３におけるような通気孔２３ａ等
を設けていないので、断熱性がより低くならず、かつ断
熱材２４の組成が粗いので排気のコンダクタンスが他の
部分に比べ大きく、効率的に内管６内を排気することが
できる。

【００３５】次に図６に他の実施形態例を示す。図６に
示す実施形態例では、内管６を２個の内管６ａと内管６
ｂとに分割し、排気管２１の下方位置の中央部に隙間６
ｃを形成するように内管６ａと内管６ｂとを配設する。
例えば内管６がアルミナ製である場合は、内管６に孔２
２ａ等を設けることは必ずしも容易ではない。本実施形
態例によれば、内管６に孔２２ａ等を設けなくとも、内
管６内を効率的に排気することができる。

【００３６】次に図７にさらに他の実施形態例を示す。
図７に示す実施形態例では、断熱材層４を２個の断熱材
層４ａと断熱材層４ｂとに分割し、排気管２１の下方位
置の中央部に隙間４ｃを形成するように断熱材層４ａと
断熱材層４ｂを配設する。隙間４ｃに対向する内管６の
位置部分には、孔２２ａ等に相当する孔が設けられてい
る。本実施形態例によれば、断熱材層４ａと断熱材層４
ｂとを隙間４ｃを形成するように配置するだけの簡易な
構成で、内管６内を効率的に排気することができる。実
施にあたっては、適宜これらを組み合わせて用いればよ
い。

【００３７】なお、実施にあたっては、図２乃至図７に
示した例を、要請される製作条件等に応じて適宜組み合
わせて用いることが可能である。

【００３８】次に、図８に他の実施形態例を示す。図８
は軸線４２に対して軸対称の関係にある片側断面のみを
示す。従って、図８に示される部材はすべて、軸線４２
に対して軸対称の円筒状の形状を有する。図８に示す実
施形態例では、保護管２は保護管２ａと保護管２ｂとに
分割され、分割部にはリング板状のフランジ部４４、４
４が形成されている。また、陰極部外管１ｂも二つの部
分に分割され、分割部分にはリング板状のフランジ部４
６が形成されている。フランジ部４４、４４とフランジ
部４６、４６とは間に図示しないＯリング等を介在して
密閉して接続されている。

【００３９】フランジ部４６、４６の上縁部には円管状
部材４８が取り付けられている。円管状部材４８の外周
面上の軸線４２に対して対向する２箇所に排気管２１ａ
と図示しない排気管２１ｂとが接続されている。すなわ
ち、本実施形態例では排気管２１ａ等は、リング板状の
フランジ部４６、４６の上縁部に取り付けられた円管状
部材４８の外周面上に形成されている。また、中空断熱
層５は排気管２１ａおよび図示しない排気管２１ｂを境
にして二つの中空断熱層５ａ，５ｂに分割されている。

【００４０】分割された一方の陰極部外管１ｂの一端に
もリング板状のフランジ部４７が形成されており、陽極
部外管１ｄの一端にもリング板状のフランジ部４９が形
成されており、フランジ部４７とフランジ部４９との間
には絶縁外管１ｃがリング板状のフランジ部５０、５０
を介して取り付けられている。

【００４１】本実施形態例の構成によれば、保護管２や
陰極部外管１ｂを円管状の二つの部分から構成し、排気
管２１ａ等をリング板状のフランジ部４６、４６に取り
付けられた円管状部材４８の外周面上に接続するように
したので、排気管２１ａ等を構成する場合には軸線４２
に沿って保護管２ａ、２ｂや陰極部外管１ｂ、１ｂ等を
次々と直列的に接続するように組み立てることが可能に
なる。この結果、保護管２や陰極部外管１ｂが各々一体
物である場合に比べて極めて容易に排気管２１ａ等を形
成することができる。

【００４２】次に図９にさらに他の実施形態例を示す。
図９に示す実施形態例では、図８に示す場合と同様に軸
線４２に対して軸対称の片側断面のみを示す。本実施形
態例では、排気管２１ａは、絶縁外管１ｃと陰極部外管
１ｂおよび陽極部外管１ｄとの接続部分を利用して形成
するようにしている。排気管２１ａを外管１の中央部に
位置するように、絶縁外管１ｃの位置は図１等の場合に
比べて中央部に位置するようにしてある。

【００４３】保護管２ａ、２ｂの端部にはリング板状の
フランジ部５２、５２を形成し、フランジ部５２、５２
はフランジ部４７とフランジ部４９との下方部間にＯリ
ング等を介して密閉して接続されている。フランジ部４
７とフランジ部４９との上方部間には、軸線４２に対し
て軸対称な形状を有する円管状の絶縁外管１ｃが取り付
けられている。絶縁外管１ｃの外周面上には、軸線４２
に対して対向する位置に排気管２１ａと図示しない排気
管２１ｂとが接続されている。

【００４４】本実施形態例の構成によれば、排気管２１
ａを絶縁外管１ｃと陰極部外管１ｂおよび陽極部外管１
ｄとの接続部分を利用して形成するようにしたので、簡
易な構成で排気管２１ａを形成することができる。

【００４５】次に、図１０および図１１を参照して他の
実施形態例について説明する。図１０および図１１に示
す実施形態例では、保護管２の外周面に軸線４２に対し
て対向する位置に排気管２１ａ，２１ｂが突出して接続
されている。絶縁外管１ｃが数本の絶縁棒２５によって
構成されており、各々の絶縁棒２５は軸線４２を中心線
とする円周上に等間隔に、フランジ部４７とフランジ部
４９との間に配設されている。また、本実施形態例で
は、中空断熱層５は気密にはされていない。

【００４６】本実施形態例の構成によれば、絶縁外管１
ｃを絶縁棒２５で構成し、配列された絶縁棒２５と絶縁
棒２５との間から排気管２１ａ，２１ｂが突出するよう
にしたので、簡易な構成で排気管２１ａ，２１ｂを形成
することができる。

【００４７】次に、図１２を参照してさらに他の実施形
態例について説明する。図１２は、タンデム型の縦励起
銅蒸気レーザ装置の接続部分に排気管２１ａ，２１ｂを
形成した例を示す。図１２に示すタンデム型銅蒸気レー
ザ装置は、２個のレーザ管５５、５６が陽極部外管１ｅ
を共有化して直列に接続されている。レーザ管５５、５
６は陽極部を除けば、図１に示すレーザ管と略同一のも
のである。ウィンドウ３ａ，３ｂの近傍に設けたガス導
入用配管１０ａ、１０ｂからバッファガスが供給され、
中央の陽極部碍管に設けた排気管２１ａ、２１ｂから排
気される。

【００４８】このようにして、ウィンドウ３ａ，３ｂ側
から遠ざかる向きのバッファガスの流れを形成し、レー
ザ媒質金属粒子やその他不純物粒子がウィンドウ３ａ，
３ｂに付着するのを防止する。

【００４９】次に、図１３を参照してさらに他の実施形
態例について説明する。これまでは縦励起銅蒸気レーザ
装置に本発明を適用した例を説明してきたが、図１３
は、横励起銅蒸気レーザに本発明を適用した例である。
図１３は概略断面図であり、外管１は陰極部外管１ａ、
１ｂ、絶縁外管１ｃ、陽極部外管１ｄ、１ｅで構成さ
れ、陰極部外管１ａ、１ｂと陽極部外管１ｄ、１ｅは導
電材料で形成されており、陰極部外管１ａと陽極部外管
１ｅには、それぞれ、ガス導入口１０ａと１０ｂが接続
されている。外管１内に同軸に設けられた保護管２の両
端部は外管１に気密に接続されている。

【００５０】外管１と保護管２の間の空間には中空断熱
層５が形成されている。外管１の両端部にはブリュース
タ窓３ａ、３ｂが取着されており、これにより外管１の
両開口端は閉鎖され、保護管２の内部は気密状態となっ
ている。保護管２の中央部、つまり、両端のウィンドウ
間の中間部には排気管２１が接続される。保護管２の内
面に設けられた断熱材層４の軸方向中間部の内面には内
管６が設けられている。内管６には、排気管２１に対応
した位置に通気孔２２ａ、２２ｂが設けられている。

【００５１】内管の軸方向に長い板状の陰極７と陽極８
が内管６内に設置される。電極７、８はそれぞれリード
線７ａと８ａによって陰極部外管１ｂ、陽極部外管１ｄ
に接続されている。

【００５２】軸方向に長い板状の陽極７と陰極８間に、
幅の広い放電プラズマが形成される。この放電の特徴
は、１気圧以上の高気圧で放電が維持され放電電流が大
きいことである。電極表面に凹凸の無いことが、安定放
電の維持のために必要である。

【００５３】図１３に示した実施形態例では、バッファ
ガスを交換する場合に、ウィンドウ近傍よりガスを導入
し、内管中央部で排気するので、両端から中央部に至る
バッファガスの流れが形成される。この結果、不純物や
レーザ媒質金属が両端部に流れ出し、低温の電極端部に
堆積し、放電の不安定を引き起こすことが無くなる。特
に、横励起銅蒸気レーザ装置はバッファガス圧力が大気
圧以上であり銅蒸気密度も高く、ウィンドウに向かう流
れに乗って運ばれる不純物や金属粒子の密度が大きいの
で、本実施形態例によればレーザ発振出力改善の効果は
大きいのである。

【００５４】金属蒸気レーザには、例えば、臭化銅や塩
化銅などのハロゲン化銅を使ったものもあるが、本発明
がこれらに適用された場合、これまで説明したような効
果が得られることは言うまでもない。

【００５５】また、図１のように、内管内に金属を設置
し、バッファガスに臭化水素などの気体のハロゲン化合
物を混入させ、金属のハロゲン化物をまず生成し、その
後に放電によりハロゲン化物を解離し、金属原子を励起
させるものもある。例えば、金属として銅を、バッファ
ガスとして臭化水素を数％含んだネオンを用いたものが
知られている。この金属蒸気レーザに本発明を適用した
場合には、前述した以外の効果も現れる。臭化水素と金
属銅の化学反応を利用したレーザを例に取り、その効果
を説明する。バッファガスに混合されて発振管内に導入
された臭化水素はバッファガスの流れとともに内管内を
流れるが、上流に比べ下流では、銅との反応や放電によ
る解離によって臭化水素濃度が減少すると考えられる。
レーザ発振に寄与する銅原子は、銅と臭化水素の反応に
よって生成された臭化銅の解離によって供給される。従
って、臭化水素の濃度が低下すれば、生成される臭化
銅、ひいては、発生する銅原子密度も減少する。図１４
に示した従来例では、下流となるアノード側の臭化水素
濃度が低下しアノード側の銅原子発生量が低下する。し
かし、本発明の適用によって、アノードからも十分な濃
度の臭化水素が補われ、アノード側にも十分な量の銅原
子が供給され出力を増大させることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、ウィンドウの汚染を防止できウィンドウによる光
の損失を低減し、また放電電極上へのレーザ媒質金属の
付着による異常放電が無くすることができ、高効率で高
出力の金属蒸気レーザ装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属蒸気レーザ装置の一実施形態例を
示す概略縦断面図である。

【図２】本発明の他の実施形態例において内管に形成し
た孔の例を示す斜視図。

【図３】図２に示す内管を用いた実施形態例を示す概略
横断面図。

【図４】本発明の他の実施形態例を示す概略横断面図。

【図５】本発明のさらに他の実施形態例を示す概略縦断
面図。

【図６】本発明の他の実施形態例を示す概略横断面図。

【図７】本発明のさらに他の実施形態例を示す概略縦断
面図。

【図８】本発明の他の実施形態例を軸線に対し軸対称の
概略片側縦断面図。

【図９】本発明のさらに他の実施形態例を軸線に対し軸
対称の概略片側縦断面図。

【図１０】本発明の他の実施形態例を軸線に対し軸対称
の概略片側縦断面図。

【図１１】図１０に示す実施形態例の排気管の位置を示
す概略横断面図。

【図１２】本発明をタンデム型銅蒸気レーザ装置に適用
した実施形態例を示す概略横断面図。

【図１３】本発明を縦励起銅蒸気レーザ装置に適用した
実施形態例を示す概略断面図。

【図１４】従来の縦励起銅蒸気レーザ装置を示す概略断
面図。

【符号の説明】

１ 外管 １ａ 陰極部外管 １ｂ 絶縁外管 １ｃ 陽極部外管 ２ 保護管 ４ 断熱材層 ５ 中空断熱層 ６ 内管 ７ 陰極 ８ 陽極 ９ レーザ媒質金属粒子 １０ａ ガス導入口 １０ｂ ガス導入口 ２１、２１ａ，２１ｂ 排気配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気密容器に接続されたガス導入用配管から
   ガスを導入し前記気密容器に接続されたガス排気用配管
   から排気するとともに、前記気密容器内にレーザ媒質金
   属を載置し前記気密容器内に配設された放電電極を介し
   て前記気密容器内で放電させ、発振したレーザ光を前記
   気密容器の両端部の近傍に取り付けられたウインドウを
   通して外部へ出力する金属蒸気レーザ装置において、 前記ガス排気用配管は、前記ガス導入用配管が前記気密
   容器に接続される位置よりも前記ウインドウからより離
   れた位置で前記気密容器に接続されていることを特徴と
   する金属蒸気レーザ装置。
2. 【請求項２】気密容器に接続されたガス導入用配管から
   ガスを導入し前記気密容器に接続されたガス排気用配管
   から排気するとともに、前記気密容器内にレーザ媒質金
   属を載置し前記気密容器内に配設された放電電極を介し
   て前記気密容器内で放電させ、発振したレーザ光を前記
   気密容器の両端部の近傍に取り付けられたウインドウを
   通して外部へ出力する金属蒸気レーザ装置において、 前記ガス排気用配管は、前記ガス導入用配管が前記気密
   容器に接続される位置よりも前記放電電極からより離れ
   た位置で前記気密容器に接続されていることを特徴とす
   る金属蒸気レーザ装置。