JPH11312835A - ガスレーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放電の点弧性を改善し、レーザビームの立ち上
がり速度を速くすることができるガスレーザ発振装置を
提供する。 【解決手段】放電管１と、この放電管１内に放電を発生
させる２つ以上のマイクロ波空洞共振器２を有するマイ
クロ波発生装置とを備え、マイクロ波発生装置は、レー
ザ発振停止時に２つ以上のマイクロ波空洞共振器２にそ
れぞれタイミングがずれるように所定の周期で所定の時
間マイクロ波を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスレーザ発振
装置に関するものであり、特に放電管の軸方向と光軸方
向が一致し、かつマイクロ波を用いた励起方法によるガ
スレーザ発振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスレーザ発振装置は、図３に示
すものであった。この図において、１はガラスなどの誘
電体よりなる放電管、２は放電管１の外部に設けられた
マイクロ波空洞共振器、３は空洞共振器２にマイクロ波
を出射するマグネトロン、４はマグネトロン３にエネル
ギを供給するマグネトロン電源、５はマグネトロン電源
４を制御する制御回路、６はマイクロ波空洞共振器２で
覆われた放電管１内の放電空間、７は全反射鏡、８は部
分反射鏡である。この全反射鏡７と部分反射鏡８は放電
空間６の両端に固定配置され、光共振器を形成してい
る。９は部分反射鏡８より出力されるレーザビームであ
る。矢印１０はレーザガスの流れる方向を示しており、
軸流形レーザ装置の中を循環している。１１は送気管、
１２，１３はそれぞれ放電空間６にて温度上昇したレー
ザガスの温度を下げるためのレーザガス冷却用熱交換
器、１４はレーザガス循環用送風機である。

【０００３】以上が従来の軸流形レーザ装置の構成であ
り、次にその動作について説明する。まずマグネトロン
３から出射したマイクロ波がマイクロ波空洞共振器２内
で定在波を形成し、放電空間６にグロー状の放電を発生
させる。放電空間６を通過するレーザガスは、この放電
エネルギーを得て励起され、その励起されたレーザガス
は全反射鏡７および部分反射鏡８により形成された光共
振器で共振状態となり、部分反射鏡８からレーザビーム
９が出力される。このレーザビーム９がレーザ加工等の
用途に用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のマイクロ波励起
ガスレーザ発振装置では、レーザ発振停止時間が長い場
合、放電の点弧性が悪くなりレーザビームの立ち上がり
速度が遅くなる。この発明は、上記従来の問題点を解決
するもので、放電の点弧性を改善し、レーザビームの立
ち上がり速度を速くすることができるガスレーザ発振装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のガスレー
ザ発振装置は、放電管と、この放電管内に放電を発生さ
せる２つ以上の導波管を有するマイクロ波発生装置とを
備え、前記マイクロ波発生装置は、レーザ発振停止時に
前記２つ以上の導波管にそれぞれタイミングがずれるよ
うに所定の周期で所定の時間マイクロ波を印加すること
を特徴とするものである。

【０００６】請求項１記載のガスレーザ発振装置によれ
ば、レーザ発振停止時にも所定の周期で所定の時間マイ
クロ波を印加するため点弧性を改善でき、例えば周波数
１Ｈｚ以上の周期にすると放電の停止時間が１秒以下と
なり放電の点弧性が良好のまま維持される。また導波管
にそれぞれタイミングをずらしてマイクロ波を印加する
ため、光共振器内のゲインを抑制し、レーザ発振停止時
にレーザビームが出力しないようにすることができる。
この結果、放電の点弧性を改善し、レーザビームの立ち
上がり速度を速くすることができる。

【０００７】請求項２記載のレーザ発振装置は、放電管
と、この放電管内に放電を発生させる１つ以上の導波管
を有するマイクロ波発生装置とを備え、前記マイクロ波
発生装置は、レーザ発振停止時に前記放電管にレーザ発
振しきい値以下のマイクロ波を印加されることを特徴と
するものである。請求項２記載のレーザ発振装置によれ
ば、レーザ発振停止時にも導波管に所定の周期で所定の
時間または連続的にマイクロ波を印加するため放電の点
弧性が改善される。また導波管に印加するマイクロ波の
出力をレーザ発振しきい値以下に制限することにより、
光共振器内のゲインを抑制し、レーザ発振停止時にレー
ザビームが出力しないようにすることができる。この結
果、放電の点弧性を改善し、レーザビームの立ち上がり
速度を速くすることができる。

【０００８】請求項３記載のレーザ発振装置は、レーザ
ガスが流れる送気管と、この送気管の途中に設けられた
レーザガス循環用送風機およびレーザガス冷却用熱交換
器と、前記送気管とともにレーザガス流の循環路を形成
する放電管と、この放電管内に放電を発生させる２つ以
上の導波管を有するマイクロ波発生装置とを備え、前記
マイクロ波発生装置は、レーザ発振停止時に前記放電管
の前記レーザガス流の上流側の前記導波管のみにレーザ
発振しきい値以下のマイクロ波を印加することを特徴と
するものである。

【０００９】請求項３記載のレーザ発振装置によれば、
レーザ発振停止時にもマイクロ波空洞共振器に所定の周
期で所定の時間例えば１Ｈｚ以上の周期または連続的に
マイクロ波を印加するため、放電の点弧性が改善され、
とくに１Ｈｚ以上では放電の停止時間が１秒以下であり
放電の点弧性が良好のまま維持される。また導波管に印
加するマイクロ波の出力を制限することにより、光共振
器内のゲインを抑制し、レーザ発振停止時にレーザビー
ムが出力しないようにすることができる。また上流側が
放電することにより電離気体が下流側に流れるため下流
側の放電開始電圧が下がり下流側の放電の点弧性が良好
となる。この結果、放電の点弧性を改善し、レーザビー
ムの立ち上がり速度を速くすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図１および図２を用いて説明する。 （第１の実施の形態）図１は、この発明の第１の実施の
形態のガスレーザ発振装置の光共振器部を示し、１はガ
ラスなどの誘電体よりなる放電管、２は放電管１の外部
に設けられた導波管である例えばマイクロ波空洞共振
器、３ａ〜３ｄは空洞共振器２にマイクロ波を出射する
マグネトロン、４はマグネトロン３にエネルギを供給す
るマグネトロン電源、５はマグネトロン電源４を制御す
る制御回路、６ａ〜６ｄはそれぞれマイクロ波空洞共振
器２で覆われた放電管１内の放電空間、７は全反射鏡、
８は部分反射鏡である。この全反射鏡７と部分反射鏡８
は例えば放電空間６の両端に固定配置され、光共振器を
形成している。９は部分反射鏡８より出力されるレーザ
ビームである。マイクロ波発生装置は、放電管１、マイ
クロ波空洞共振器２、マグネトロン３ａ〜３ｄ、マグネ
トロン電源４、制御回路５により構成されている。

【００１１】なお、放電管１は、レーザガスが流れる送
気管と、この送気管の途中に設けられたレーザガス循環
用送風機と、レーザガス冷却用熱交換器とを用いて循環
路を構成しているが、図３に示す従来例と同様であるの
で図示および説明を省略している。この実施の形態で
は、放電管１内に放電を発生させる２つ以上のマイクロ
波空洞共振器２は、電界の振動方向が異なる複数のマイ
クロ波を印加する構成である。また、レーザ発振開始時
には連続発振およびパルスレーザ発振ともに各マイクロ
波空洞共振器４に同じタイミングでマイクロ波を印加す
る。レーザ発振停止時には複数個のマイクロ波空洞共振
器４にそれぞれタイミングがずれるように所定の周期例
えば周波数１Ｈｚ以上の周期で所定の時間マイクロ波を
印加している。

【００１２】図２（ａ）〜（ｄ）はレーザ発振停止時の
マグネトロン３ａ〜３ｄそれぞれの駆動状態を示してお
り、制御回路５によりマグネトロン３を１Ｈｚ以上の周
期で図の停止時間に対して所定の運転時間駆動し、かつ
マグネトロン３ａ〜３ｄそれぞれの駆動時間をずらすこ
とで放電空間６ａ〜６ｄの放電のタイミングをずらして
いる。

【００１３】この実施の形態によれば、レーザ発振停止
時にも所定の周期で所定の時間マイクロ波を印加するた
め点弧性を改善でき、例えば周波数１Ｈｚ以上の周期に
すると放電の停止時間が１秒以下となり、例えばグロー
放電に至る直前のほぼタウンゼント放電状態になるの
で、放電の点弧性が良好のまま維持される。またマイク
ロ波空洞共振器２よりそれぞれタイミングをずらしてマ
イクロ波を印加するため、光共振器内のゲインを抑制
し、レーザ発振停止時にレーザビームが出力しないよう
にすることができる。この結果、放電の点弧性を改善
し、レーザビームの立ち上がり速度を速くすることがで
きる。

【００１４】（第２の実施の形態）この発明の第２の実
施の形態を図１により説明する。第１の実施の形態を示
す図１において、レーザ発振停止時にマグネトロン３を
相互にタイミングをずらさずに所定の周期例えば１Ｈｚ
以上の周波数で所定の時間駆動し、かつレーザ発振しき
い値以下にマグネトロン駆動電流を抑制するよう構成し
たものである。

【００１５】この実施の形態によれば、レーザ発振停止
時にも導波管である例えばマイクロ波空洞共振器２に所
定の周期で所定の時間または連続的にマイクロ波を印加
するため、放電の点弧性が改善される。とくに周波数１
Ｈｚ以上の周期でマイクロ波を印加することにより放電
の停止時間が１秒以下であり、例えばグロー放電に至る
直前のほぼタウンゼント放電状態になるので、放電の点
弧性が良好のまま維持される。またマイクロ波空洞共振
器２に印加するマイクロ波の出力をレーザ発振しきい値
以下に制限することにより、光共振器内のゲインを抑制
し、レーザ発振停止時にレーザビームが出力しないよう
にすることができる。この結果、放電の点弧性を改善
し、レーザビームの立ち上がり速度を速くすることがで
きる。

【００１６】その他の構成および作用効果は、第１の実
施の形態と同様である。なお、この実施の形態は、マグ
ネトロン３を所定の周期で駆動するほか、連続的に駆動
しても、同様の効果が得られる。 （第３の実施の形態）この発明の第３の実施の形態を図
１により説明する。第１の実施の形態を示す図１におい
て、複数の導波管である例えばマイクロ波空洞共振器２
のうち、レーザガス流の上流側のマグネトロン３ａおよ
び３ｄのみを１Ｈｚ以上の周波数で駆動し、かつレーザ
発振しきい値以下にマグネトロン電源４のマグネトロン
駆動電流を抑制するよう構成したものである。

【００１７】この実施の形態によれば、レーザ発振停止
時にもマイクロ波空洞共振器２に所定の周期例えば１Ｈ
ｚ以上の周期で所定の時間または連続的にマイクロ波を
印加するため、放電の点弧性が改善され、とくに１Ｈｚ
以上では放電の停止時間が１秒以下であり、例えばグロ
ー放電に至る直前のほぼタウンゼント放電状態になるの
で、放電の点弧性が良好のまま維持される。またマイク
ロ波空洞共振器に印加するマイクロ波の出力を制限する
ことにより、光共振器内のゲインを抑制し、レーザ発振
停止時にレーザビームが出力しないようにすることがで
きる。

【００１８】また上流側が放電することにより電離気体
が下流側に流れるため下流側の放電開始電圧が下がり下
流側の放電の点弧性が良好となる。その他は、第１の実
施の形態と同様である。なお、この実施の形態でも、マ
グネトロン３を所定の周期で駆動するほか、連続的に駆
動しても、同様の効果が得られる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載のガスレーザ発振装置によ
れば、レーザ発振停止時にも所定の周期で所定の時間マ
イクロ波を印加するため点弧性を改善でき、例えば周波
数１Ｈｚ以上の周期にすると放電の停止時間が１秒以下
となり放電の点弧性が良好のまま維持される。また導波
管にそれぞれタイミングをずらしてマイクロ波を印加す
るため、光共振器内のゲインを抑制し、レーザ発振停止
時にレーザビームが出力しないようにすることができ
る。この結果、放電の点弧性を改善し、レーザビームの
立ち上がり速度を速くすることができる。

【００２０】請求項２記載のレーザ発振装置によれば、
レーザ発振停止時にも導波管に所定の周期で所定の時間
または連続的にマイクロ波を印加するため放電の点弧性
が改善される。また導波管に印加するマイクロ波の出力
をレーザ発振しきい値以下に制限することにより、光共
振器内のゲインを抑制し、レーザ発振停止時にレーザビ
ームが出力しないようにすることができる。この結果、
放電の点弧性を改善し、レーザビームの立ち上がり速度
を速くすることができる。

【００２１】請求項３記載のレーザ発振装置によれば、
レーザ発振停止時にも導波管に所定の周期で所定の時間
例えば１Ｈｚ以上の周期または連続的にマイクロ波を印
加するため、放電の点弧性が改善され、とくに１Ｈｚ以
上では放電の停止時間が１秒以下であり放電の点弧性が
良好のまま維持される。また導波管に印加するマイクロ
波の出力を制限することにより、光共振器内のゲインを
抑制し、レーザ発振停止時にレーザビームが出力しない
ようにすることができる。また上流側が放電することに
より電離気体が下流側に流れるため下流側の放電開始電
圧が下がり下流側の放電の点弧性が良好となる。この結
果、放電の点弧性を改善し、レーザビームの立ち上がり
速度を速くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態におけるマイクロ
波励起ガスレーザ発振装置の光共振器部の構成図であ
る。

【図２】第１の実施の形態におけるマグネトロンの駆動
状態のタイミングを示す波形図である。

【図３】従来のマイクロ波励起ガスレーザ発振装置の概
略構成図である。

【符号の説明】

１ 放電管 ２ マイクロ波空洞共振器 ３ マグネトロン ４ マグネトロン電源 ５ 制御回路 ６ 放電空間 ７ 全反射鏡 ８ 部分反射鏡 ９ レーザビーム １０ レーザガス流 １１ 送気管 １２ レーザガス冷却用熱交換器 １３ レーザガス冷却用熱交換器 １４ レーザガス循環用送風機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電管と、この放電管内に放電を発生さ
   せる２つ以上の導波管を有するマイクロ波発生装置とを
   備え、前記マイクロ波発生装置は、レーザ発振停止時に
   前記２つ以上の導波管にそれぞれタイミングがずれるよ
   うに所定の周期で所定の時間マイクロ波を印加すること
   を特徴とするガスレーザ発振装置。
2. 【請求項２】 放電管と、この放電管内に放電を発生さ
   せる１つ以上の導波管を有するマイクロ波発生装置とを
   備え、前記マイクロ波発生装置は、レーザ発振停止時に
   前記放電管にレーザ発振しきい値以下のマイクロ波を印
   加させることを特徴とするガスレーザ発振装置。
3. 【請求項３】 レーザガスが流れる送気管と、この送気
   管の途中に設けられたレーザガス循環用送風機およびレ
   ーザガス冷却用熱交換器と、前記送気管とともにレーザ
   ガス流の循環路を形成する放電管と、この放電管内に放
   電を発生させる２つ以上の導波管を有するマイクロ波発
   生装置とを備え、前記マイクロ波発生装置は、レーザ発
   振停止時に前記放電管の前記レーザガス流の上流側の前
   記導波管のみにレーザ発振しきい値以下のマイクロ波を
   印加することを特徴とするガスレーザ発振装置。