JPH11340546A - ガスレーザ管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガスレーザ管において、ガス帰還路で放電が生
じることを防止しながら放電路のコンダクタンスをより
大きくすることを可能とする。 【解決手段】この発明のガスレーザ管は、陰極と、放電
細管２と、陽極と、ガスを封入するための円筒状外囲器
９とそれらを挟み込むように一対のミラーで構成された
光共振器とを備え、放電細管は、円柱状で軸の部分に放
電用の空間すなわち放電路１０を有し、放電用の空間を
囲むように直径数ｍｍの貫通穴すなわちガス帰還路１２
を数個有するガスレーザ管において、中央に直径数ｍｍ
の穴を設けた厚さ数ｍｍの円盤１１を円筒状の外囲器
に、数個〜数十個挿入し、上記円盤側面には径方向に均
等に数箇所の溝を設けてあり、上記各円盤の溝の一部が
重なり合うように軸方向に螺旋状に配置することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスレーザ管に
係わり、特にその放電細管の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスレーザ管は、図５に示されるよう
に、陰極１０１、放電細管１０２および陽極１０３が同
一軸上に所定間隔で縦列配置され、それを挟み込むよう
に、出力ミラー１０４と高反射ミラー１０５が光共振器
として配置された構成を有する。なお、陰極１０１は、
陰極外囲器１０６および金属リング１０７により外気か
ら分離されるとともに金属リング１０７で放電細管１０
２と接続されている。また、放電細管１０２は、放熱フ
ィン１０８が外周に設けられた外囲器１０９内に密閉さ
れている。

【０００３】一般に、放電細管１０２は、例えばべリリ
アセラミックからなる円柱状であり、図５に示されるよ
うに、中央部に設けられた細い円柱形をした穴すなわち
放電路１１０と、それを囲むように配列された細い円柱
形をした穴すなわちガス帰還路１１１で構成されてい
る。

【０００４】上述したガスレーザ管においては、陰極１
０１と陽極１０３の間にトリガ電圧を印加することで、
電極間の放電路１１０で放電が生じる。この放電によっ
て、放電細管１０２内にプラズマが発生し、このプラズ
マにより管内のレーザ媒体が励起されて、可視光あるい
は任意波長の光が発生され、この光が光共振器としての
高反射ミラー１０５と出力ミラー１０４との間で繰り返
し反射されることで増幅されて、レーザ出力として出力
される。

【０００５】このため、放電路１１０の長さおよび大き
さは、レーザ出力を決定する重要な特性である。また、
光の特性を決定するパラメータでもある。ガス帰還路１
１１は、レーザ管内のガスを循環させるもので、放電に
より管内のガスが陰極側から陽極側へと押し流されて陰
極側のガスが希薄となり、放電路１１０での放電が持続
できなくなることを防止するために、ガスを陰極側に帰
還させるものである。

【０００６】ところで、放電路１１０において、放電を
維持するためには、帰還路１１１におけるコンダクタン
スを放電路１１０と同等かそれよりも大きくすることが
必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した構造の放電細管１０２を用いてコンダクタンスを
増大しようとする場合、 ガス帰還路１１１の径を放電路１１０の径と同等もし
くは放電路１１０の径より大きくする方法を用いると、
ガス帰還路１１１において放電が生じる可能性が高くな
り、ガス帰還路１１１において放電が生じた場合には、
レーザ発振出力が得られなくなる、 ガス帰還路１１１の本数を増大する方法を用いると、
伝熱面が減少して熱が伝わりにくくなり、レーザ管が破
壊する可能性が生じる、 ガス帰還路１１１の本数を増大する方法を用いると、
放電細管１０２の強度が低下し、外力によりレーザ管が
破損し易くなる というような、さまざまな問題が生じることが知られて
いる。

【０００８】この発明の目的は、上述したような問題を
解決するものであり、ガスレーザ管の放電細管のガス帰
還路のコンダクタンスを、ガス帰還路において放電が生
じることを防止しながら放電路のコンダクタンスよりも
大きくすることを可能とし、安定なレーザ発振出力を得
ることのできるガスレーザ管を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、陰極と、絶縁体製放電細
管と、陽極と、ガスを封入するための円筒状外囲器と、
それらを挟むように一対のミラーで構成された光共振器
とを備え、上記放電細管は円柱状で管軸の部分に放電用
の空間を有し、上記放電用の空間を囲むようにガス帰還
路を有するガスレーザ管において、上記放電細管は上記
円筒状外囲器内に、中央透孔のある多数の絶縁円盤が連
接して設けられ、上記各絶縁円盤の側面には上記管軸方
向に沿う少なくとも１個の溝を設けてあり、隣り合う上
記各絶縁円盤の溝が相互に一部重なり合って一直線でな
いガス帰還路を構成するように配置されていることを特
徴とするガスレーザ管である。

【００１０】すなわち、ガスレーザ管に用いられる放電
細管を厚さ５〜１０ｍｍの円盤状に分割し、それぞれの
円盤側面に、幅数ｍｍ、深さ数ｍｍの溝を円周方向に数
箇所設け、溝部分が少なくとも一部重なり合うように、
円筒状の外囲器内に、軸方向に螺旋状に配置したので、
ガス帰還路において放電が生じることが低減される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明のガ
スレーザ管を示す概略断面図である。図１に示されるよ
うに、ガスレーザ管は、陰極１、放電細管２および陽極
３が同一軸上に所定間隔で縦列配置され、それを挟み込
むように、出力ミラー４と高反射ミラー５が光共振器と
して配置された構成を有する。なお、陰極１は、陰極外
囲器６により外気と分離されるとともに金属リング７で
放電細管２とろうづけされている。また、放電細管２
は、放熱フィン８が外周にろうづけされた円筒状の外囲
器９内に密閉されている。

【００１２】放電細管２は、中央透孔すなわち中央部に
放電路１０として利用される所定直径の開口すなわち直
径が数ｍｍの穴を設けた、例えば数ｍｍの厚さの絶縁体
製の円盤すなわち絶縁円盤１１を複数重ね合わせた構造
となっており、外囲器９内に所定個数挿入されている。
なお、円盤１１のうちの陽極３に最も近接して位置され
る円盤の陽極側の開口は、陽極３に向かって直径が大き
くなるテーパ状に形成される。また、同様に、円盤１１
のうちの陰極１に最も近接して位置される円盤の陰極側
の開口は、陰極１に向かって直径が大きくなるテーパ状
に形成される。

【００１３】円盤１１の側面すなわち円筒面には、ガス
帰還路１２として利用される複数の溝が、円周方向に均
等に配設されている。なお、溝１２の周方向の幅は、数
ｍｍに、径方向の長さすなわち側面からの深さは、数ｍ
ｍに規定されている。また、円盤１１が欠き取られてい
る部分を放電方向に垂直な面すなわち軸方向から見た状
態の大きさは、放電路１０の径すなわち円盤１１の中央
部の穴の断面積よりも大きくなるように、形成されてい
る。

【００１４】より詳細には、円盤１１は、図２に示すよ
うに、各円盤の円周に設けられた溝１２の少なくとも一
部が重なり合い、それぞれの溝が軸方向から見た状態で
螺旋状となるように、配列される。なお、図２は、円盤
１１の溝１２の配列すなわち溝１２の螺旋をわかりやす
く示したもので、円盤１１は、外囲器９内で軸方向に連
接すなわち隙間なく配列されている。

【００１５】また、外囲器９内に挿入される円盤１１の
数は、必要とするレーザ出力、出力レーザ光に要求され
る光の特性により、設定される。なお、隣接する円盤１
１の溝１２が重なり合う面積は、使用するガスの圧力や
発熱量に関連して規定されるコンダクタンスに基づいて
調整可能であり、円盤１１が周方向に回転されること
で、設定される。また、レーザ出力は、放電細管２の放
電路１０の長さすなわち外囲器９内に挿入される円盤１
１の個数を変更することで調整可能である。

【００１６】上述したガスレーザ管においては、陰極１
と陽極３との間にトリガ電圧を印加することで、電極間
の放電路１０で放電が生じる。この放電によって、放電
細管２内にプラズマが発生し、このプラズマにより管内
のレーザ媒体が励起されて、可視光あるいは任意波長の
光が発生され、この光が光共振器としての高反射ミラー
５と出力ミラー４との間で繰り返し反射されることで増
幅されて、レーザ出力として出力される。

【００１７】ところで、放電細管２の放電路１０におい
てレーザ媒体が励起されて光が発生することにより、電
子の体積力により、管内の放電ガスが陰極１から陽極３
の側へ押し流される。このことから、レーザ発振を維持
するためには、ガス帰還路に高いコンダクタンスが求め
られることは既に説明したとおりである。

【００１８】本願発明においては、放電路１０を複数の
円盤１１により構成し、円盤１１の外周に等間隔に設け
た溝１２を、溝の一部が重なり合うように、かつ溝１２
を軸方向から見た状態で螺旋状となるように配列したこ
とにより、コンダクタンスが高く、しかも放電が生じる
ことのない帰還路を得ることができる。

【００１９】このガス帰還路すなわち螺旋状に設けられ
た溝１２により、レーザ管内のガスを、陰極１側へ確実
に帰還させることができ、管内の陰極１側の放電ガスが
希薄となって、レーザ発振が停止されることが防止され
る。なお、放電細管２を上述の複数の円盤１１により構
成し、その外周部に複数の溝１２を設けたことにより、
放電細管２の熱伝導を高めることができ、放電により生
じる熱でレーザ管が損傷することが防止される。また、
放電細管２の強度を高めることができ、外力によりレー
ザ管が損傷することを防止できる。

【００２０】従って、長期に亘って、安定したレーザ出
力を出力可能なガスレーザ管を提供できる。図３は、放
電細管２に用いられる円盤１１の溝１２の変形例を示す
概略図で、図３（ａ）に示すように、各円盤１１に設け
られる溝１２の開放端すなわち円盤１１の切断面に近接
する側である両端部が円盤１１の長手方向の中心付近に
比較して広げられていることを特徴としている。

【００２１】すなわち、図３（ａ）に示したような円盤
１１を、図２を用いて既に説明したと同様に外囲器９内
に複数個挿入した場合、図３（ｂ）に示すように、各溝
１２が接続部において重なり合う領域が広げられる一方
で、各円盤１１に設けられている溝１２の位相がより大
きく変化された螺旋状のガス帰還路が提供される。

【００２２】この構成によれば、図２に示した放電細管
の例と同等のコンダクタンスを確保しつつ、ガス帰還路
において放電が生じる可能性がさらに低減できる。図４
は、放電細管２に用いられる円盤１１の溝１２の別の実
施の形態を示す概略図であり、各円盤１１の溝１２の開
放端の少なくとも一方、好ましくは、陰極１側に向けら
れる開放端内に、溝１２を軸方向から見た状態の断面積
を低減する放電防止金属片１３を設けたことを特徴とす
るものである。

【００２３】すなわち、図４に示したような円盤１１
を、図２を用いて既に説明したと同様に外囲器９内に複
数個挿入した場合であっても、図２に示した放電細管と
同等のコンダクタンスを確保しつつ、ガス帰還路におい
て放電が生じる可能性をさらに低減できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のガスレ
ーザ管は、放電細管が数ｍｍの円盤を重ね合わせ、円筒
状の外囲器に挿入する構造となっている。円盤の側面に
は、幅が数ｍｍで深さが数ｍｍの複数の溝が円周方向に
均等に設けられており、各円盤の溝の少なくとも一部が
重なり合うように、軸方向から見た状態で螺旋状に配置
されている。

【００２５】このような構成の放電細管において、円盤
の数を必要とするレーザ出力および要求される光の特性
に基づいて最適に設定することにより、ガス帰還路のコ
ンダクタンスを高めながら、ガス帰還路において放電が
生じることを防止できる。また、熱伝導を高めることが
でき、レーザ管が損傷することが防止される。さらに、
外力に対して強固なレーザ管構造を提供できる。従っ
て、長期に亘って、安定したレーザ出力を出力可能なガ
スレーザ管を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係わるガスレーザ管の断面
図。

【図２】図１に示したガスレーザ管の放電細管の構成を
示す概略図。

【図３】図２に示した放電細管の変形例を示す概略図。

【図４】この発明の他の実施例に係わる放電細管の円盤
の断面図。

【図５】従来のガスレーザ管の断面図。

【図６】従来の放電細管の立体図。

【符号の説明】

１・・・陰極、 ２・・・放電細管、 ３・・・陽極、 ４・・・出力ミラー、 ５・・・高反射ミラー、 ６・・・陰極外囲器、 ７・・・金属リング、 ８・・・放熱フィン、 ９・・・外囲器、 １０・・・放電路、 １１・・・円盤、 １２・・・ガス帰還路、 １３・・・放電防止金属片。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極と、絶縁体製放電細管と、陽極と、ガ
   スを封入するための円筒状外囲器と、それらを挟むよう
   に一対のミラーで構成された光共振器とを備え、上記放
   電細管は円柱状で管軸の部分に放電用の空間を有し、上
   記放電用の空間を囲むようにガス帰還路を有するガスレ
   ーザ管において、 上記放電細管は上記円筒状外囲器内に、中央透孔のある
   多数の絶縁円盤が連接して設けられ、上記各絶縁円盤の
   側面には上記管軸方向に沿う少なくとも１個の溝を設け
   てあり、隣り合う上記各絶縁円盤の溝が相互に一部重な
   り合って一直線でないガス帰還路を構成するように配置
   されていることを特徴とするガスレーザ管。
2. 【請求項２】上記それぞれの絶縁円盤の側面に設けられ
   た上記溝は、開放端において、軸方向の中央付近よりも
   大きな開口面積を有することを特徴とする請求項１項に
   記載のガスレーザ管。
3. 【請求項３】上記それぞれの絶縁円盤の側面に設けられ
   た上記溝は、少なくとも一方の開放端において、軸方向
   の中央付近よりも開口面積が狭くなるよう構成されてい
   ることを特徴とする請求項１項または２項のいづれかに
   記載のガスレーザ管。
4. 【請求項４】上記溝には、上記溝の開口面積を軸方向の
   中央付近よりも狭くすることのできる放電防止金属片が
   設けられていることを特徴とする請求項３項に記載のガ
   スレーザ管。