JPS5811759B2 - ガスレ−ザ発振器 - Google Patents
ガスレ−ザ発振器Info
- Publication number
- JPS5811759B2 JPS5811759B2 JP54089928A JP8992879A JPS5811759B2 JP S5811759 B2 JPS5811759 B2 JP S5811759B2 JP 54089928 A JP54089928 A JP 54089928A JP 8992879 A JP8992879 A JP 8992879A JP S5811759 B2 JPS5811759 B2 JP S5811759B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- laser
- gas
- resonator
- partially reflecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ガスレーザの共振器構成に関するものであ
る。
る。
従来のガスレーザとして、大出力炭酸ガスレーザを例に
とり説明する。
とり説明する。
第１図はその構成原理図であり、１は反転分布が形成さ
れているＣＯ２分子を含む混合ガス、すなわちレーザ媒
質、２は全反射ミラー、３は部分反射ミラー、４はガス
を封じ込めるための密閉容器、５はベローズ、６は共振
器のスペーサ、７は共振器の固定端板、８は角度微調整
ネジ、９はミラーホルダー、１０はミラーの冷却液体、
１１はＯリング、１２はレーザビームである。
れているＣＯ２分子を含む混合ガス、すなわちレーザ媒
質、２は全反射ミラー、３は部分反射ミラー、４はガス
を封じ込めるための密閉容器、５はベローズ、６は共振
器のスペーサ、７は共振器の固定端板、８は角度微調整
ネジ、９はミラーホルダー、１０はミラーの冷却液体、
１１はＯリング、１２はレーザビームである。
このようなレーザ共振器の動作について説明すると、レ
ーザ媒質１をはさんで、全反射ミラー２と適切な反射率
をもつ部分反射ミラー３を対向させ、かつ固定端板７に
取り付けられた角度微調整ネジ８によりそれらのミラー
面をほぼ平行に調整すると、レーザ発振が生じる。
ーザ媒質１をはさんで、全反射ミラー２と適切な反射率
をもつ部分反射ミラー３を対向させ、かつ固定端板７に
取り付けられた角度微調整ネジ８によりそれらのミラー
面をほぼ平行に調整すると、レーザ発振が生じる。
通常、レーザ媒質１は密閉容器４内の低圧（１０〜数百
ｔｏｒｒ）の混合ガス、たとえばＣＯ２−Ｎ２−Ｈｅガ
スを放電励起することにより得られる。
ｔｏｒｒ）の混合ガス、たとえばＣＯ２−Ｎ２−Ｈｅガ
スを放電励起することにより得られる。
ベローズ５はガスを密閉する機能と同時に、ミラー角度
調整のための弾性保持体としての機能をもつ。
調整のための弾性保持体としての機能をもつ。
室温変化による発振周波数の変化を小さくするため、す
なわち出力を安定化するために、共振器のスペーサ６材
料として、熱膨張係数の小さいインバーなどがよく用い
られる。
なわち出力を安定化するために、共振器のスペーサ６材
料として、熱膨張係数の小さいインバーなどがよく用い
られる。
一般に、約１００Ｗ以上の出力をもつレーザの共振器ミ
ラーは、その表面層および内部におけるレーザ光の吸収
により発生した熱を除去するために、水などの液体によ
り側面冷却されている。
ラーは、その表面層および内部におけるレーザ光の吸収
により発生した熱を除去するために、水などの液体によ
り側面冷却されている。
特に、部分反射ミラー３は、その材料（Ｇｓ。
ＧａＡｓ、Ｚｎ５ｅなどの半導体）の吸収係数が温度上
昇により急激に大きくなる性質をもつので、低温に保た
れる必要がある。
昇により急激に大きくなる性質をもつので、低温に保た
れる必要がある。
そのためには、効率よく冷却すると同時に、冷却液体の
温度を低くすることが有効である。
温度を低くすることが有効である。
ミラーの温度が局部的に高くなるとミラー内部に発生し
た熱応力により、ミラーが破損する。
た熱応力により、ミラーが破損する。
このようなミラー破損は、１ＫＷ以上の出力をもつレー
ザにおいて、極めて重要な問題となっている。
ザにおいて、極めて重要な問題となっている。
ところが、第１図から判るように、部分反射ミラー３の
外面は直接大気に晒されているので、冷却液体の温度を
室温よりある程度低くするとその表面に空気中の水分が
結露する。
外面は直接大気に晒されているので、冷却液体の温度を
室温よりある程度低くするとその表面に空気中の水分が
結露する。
結露した水は、レーザ光を吸収するので、逆にミラーを
加熱することになる。
加熱することになる。
また、その表面には空気中の塵などが付着し、それが原
因でミラーが破損する場合もある。
因でミラーが破損する場合もある。
従来の大出力炭酸ガスレーザは以上のように構成されて
いるので、レーザ出力の増大が部分反射ミラーの破損を
防止するために制限され、かつ部分反射ミラーの破損防
止に対する信頼性が不十分である。
いるので、レーザ出力の増大が部分反射ミラーの破損を
防止するために制限され、かつ部分反射ミラーの破損防
止に対する信頼性が不十分である。
また、レーザガス圧力と大気圧の差圧が共振器ミラーの
角度に微妙な影響を与える、すなわちレーザガス圧力を
変化させると共振器ミラーの角度を再調整する必要が生
ずる、あるいは正確な角度調整が困難になるなどの欠点
があった。
角度に微妙な影響を与える、すなわちレーザガス圧力を
変化させると共振器ミラーの角度を再調整する必要が生
ずる、あるいは正確な角度調整が困難になるなどの欠点
があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、共振器全体を密閉容器の中に設置
することにより、大出力でかつ信頼性および安定性の高
いガスレーザを提供することを目的としている。
めになされたもので、共振器全体を密閉容器の中に設置
することにより、大出力でかつ信頼性および安定性の高
いガスレーザを提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例としての大出力炭酸ガスレー
ザを図について説明する。
ザを図について説明する。
第２図はその構成原理図であり、１３は室温よりかなり
低温、すなわち０℃以下の冷媒、１４は両面とも無反射
膜が付着された半導体製の窓、１５はほぼ室温の冷却水
、１６は密閉容器４の外部に配置された電気回路の信号
により、ミラーの角度を調整するためのパルスモータで
ある。
低温、すなわち０℃以下の冷媒、１４は両面とも無反射
膜が付着された半導体製の窓、１５はほぼ室温の冷却水
、１６は密閉容器４の外部に配置された電気回路の信号
により、ミラーの角度を調整するためのパルスモータで
ある。
密閉容器４は、レーザ媒質１、全反射ミラー２、部分反
射ミラー、スペーサ６、固定端板Ｔ、角度微調整ネジ８
、パルスモータ１６などよりなる共振器全体をすべて包
囲するようになっており、したがって容器４内はレーザ
媒質（この実施例では炭酸ガスレーザガス）で満たされ
る。
射ミラー、スペーサ６、固定端板Ｔ、角度微調整ネジ８
、パルスモータ１６などよりなる共振器全体をすべて包
囲するようになっており、したがって容器４内はレーザ
媒質（この実施例では炭酸ガスレーザガス）で満たされ
る。
このような構成においては、部分反射ミラー３はレーザ
ガス中に部分反射ミラー３の表裏両面がレーザガスに晒
されるように設置されているため、そのミラーを冷媒１
３として低温液体により、たとえば−１００℃程度にま
で冷却しても、ミラー表面に水などが結露しない（ＣＯ
２レーザガスにＨ２Ｏは含まれていないので）。
ガス中に部分反射ミラー３の表裏両面がレーザガスに晒
されるように設置されているため、そのミラーを冷媒１
３として低温液体により、たとえば−１００℃程度にま
で冷却しても、ミラー表面に水などが結露しない（ＣＯ
２レーザガスにＨ２Ｏは含まれていないので）。
また、密閉容器４内は、通常塵などが混入しないきれい
な状態に保たれているので、ミラー面は常に清浄に保持
される。
な状態に保たれているので、ミラー面は常に清浄に保持
される。
同時に、第２図から明らかなように、共振器全体が密閉
容器４の中に設置されているのでレーザガス圧力を変化
させてもミラーの角度を再調整する必要は殆んどなくな
り、たとえ必要のある場合でもレーザガス圧力と大気圧
の差圧が共振器ミラーの角度微調機構に影響を与えるこ
とはなく、それだけ調整が容易に行なえるものである。
容器４の中に設置されているのでレーザガス圧力を変化
させてもミラーの角度を再調整する必要は殆んどなくな
り、たとえ必要のある場合でもレーザガス圧力と大気圧
の差圧が共振器ミラーの角度微調機構に影響を与えるこ
とはなく、それだけ調整が容易に行なえるものである。
たとえば、レーザガス圧力を変化させた場合においても
、その角度微調機構は安定に作動する。
、その角度微調機構は安定に作動する。
一方、この発明によれば、共振器全体が密閉容器内に設
置されているので、新たに窓１４が必要となる。
置されているので、新たに窓１４が必要となる。
この窓はガスを封じる機能と部分反射ミラー３から出射
されるレーザビームを透過させる機能をもつ。
されるレーザビームを透過させる機能をもつ。
この窓におけるレーザビームの吸収発熱量は、後に詳し
く述べるように、部分反射ミラーにおける発熱量の１／
３程度である。
く述べるように、部分反射ミラーにおける発熱量の１／
３程度である。
したがって、温度上昇も１／３程度となるので窓の熱的
破損のおそれはあまりなく、それゆえ窓の冷却液体とし
ては、はぼ室温の水で十分足りる。
破損のおそれはあまりなく、それゆえ窓の冷却液体とし
ては、はぼ室温の水で十分足りる。
通常、部分反射ミラーのレーザ媒質側表面には反射率を
制御するための部分反射膜が、裏面（外側面）には無反
射膜が付着されている。
制御するための部分反射膜が、裏面（外側面）には無反
射膜が付着されている。
レーザビームに対するこれらの膜の吸収係数は、０．５
％程度であり、また、ミラー基板の吸収係数は、たとえ
ばＺｎ５ｅの場合、０．５％／ｃｍである。
％程度であり、また、ミラー基板の吸収係数は、たとえ
ばＺｎ５ｅの場合、０．５％／ｃｍである。
ミラーの各部における発熱量を、レーザ出力が１ＫＷ、
部分反射膜の反射率が８０％（したがって部分反射ミラ
ーのレーザ媒質側表面の光強度は５ＫＷ）、ミラー板厚
が４ｍｍの場合について、見積ると以下のようになる。
部分反射膜の反射率が８０％（したがって部分反射ミラ
ーのレーザ媒質側表面の光強度は５ＫＷ）、ミラー板厚
が４ｍｍの場合について、見積ると以下のようになる。
すなわち、部分反射膜、基板、無反射膜における発熱量
はそれぞれ２５Ｗ、２Ｗ。
はそれぞれ２５Ｗ、２Ｗ。
５Ｗとなる。
同様の見積りを透過窓についておこなうと、無反射膜、
基板の発熱量は５Ｗ、２Ｗとなり、前述したように透過
窓における全発熱量は部分反射ミラーにおけるそれの約
１／３である。
基板の発熱量は５Ｗ、２Ｗとなり、前述したように透過
窓における全発熱量は部分反射ミラーにおけるそれの約
１／３である。
このように、透過窓における発熱量は少いため室温程度
の通常の水で充分な冷却を行なうことができ、したがっ
てこの透過窓において結露等が発生することはなく、露
滴のレーザ吸収による発熱等によりこの窓が破損される
こともない。
の通常の水で充分な冷却を行なうことができ、したがっ
てこの透過窓において結露等が発生することはなく、露
滴のレーザ吸収による発熱等によりこの窓が破損される
こともない。
なお、上記実施例では２枚の共振器ミラーを密閉容器４
の内部に設置したものを示したが、部分反射ミラーのみ
その容器の内部に設置してもほぼ同様の効果を示す。
の内部に設置したものを示したが、部分反射ミラーのみ
その容器の内部に設置してもほぼ同様の効果を示す。
また、密閉容器内のミラーの角度調整がパルスモータに
よりなされるものを示したが、他の如何なる角度調整機
構を用いてもよい。
よりなされるものを示したが、他の如何なる角度調整機
構を用いてもよい。
以上の説明は、全て炭酸ガスレーザについて述べたが、
他のガスレーザ（含、化学レーザ）であってもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
他のガスレーザ（含、化学レーザ）であってもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば共振器の部分反射ミラ
ーをレーザガスが含まれる密閉容器内に設置し、ミラー
を０℃以下に冷却しているので、ミラーを塵に晒すこと
がなく、またミラー表面に結露することがなく、液状媒
体によりミラーを冷却しているので効率的に確実に冷却
できるため、レーザの大出力化が容易に達成でき、また
ミラーの信頼性が高くなる効果がある。
ーをレーザガスが含まれる密閉容器内に設置し、ミラー
を０℃以下に冷却しているので、ミラーを塵に晒すこと
がなく、またミラー表面に結露することがなく、液状媒
体によりミラーを冷却しているので効率的に確実に冷却
できるため、レーザの大出力化が容易に達成でき、また
ミラーの信頼性が高くなる効果がある。
第１図は従来の大出力炭酸ガスレーザの構成原理図であ
り、第２図はこの発明の一実施例による大出力炭酸ガス
レーザの構成原理図である。 １・・・レーザ媒質、２・・・全反射ミラー、３・・・
部分反射ミラー、４・・・密閉容器、５・・・ベローズ
、６・・・スペーサ、７・・・固定端板、８・・・角度
微調ネジ、９・・・ミラーホルダー、１０・・・冷却液
体、１１・・・０リング、１２・・・レーザビーム、１
３・・・冷媒、１４・・・窓、１５・・・冷却水、１６
・・・パルスモータ。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
り、第２図はこの発明の一実施例による大出力炭酸ガス
レーザの構成原理図である。 １・・・レーザ媒質、２・・・全反射ミラー、３・・・
部分反射ミラー、４・・・密閉容器、５・・・ベローズ
、６・・・スペーサ、７・・・固定端板、８・・・角度
微調ネジ、９・・・ミラーホルダー、１０・・・冷却液
体、１１・・・０リング、１２・・・レーザビーム、１
３・・・冷媒、１４・・・窓、１５・・・冷却水、１６
・・・パルスモータ。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 共振器ミラーのうち少なくとも部分反射ミラーを、
レーザガスが満たされた密閉容器内に上記部分反射ミラ
ーの表裏両面が上記レーザガスに晒されるように設置し
、かつ上記部分反射ミラーを冷却するための液状媒体の
温度を０℃以下に保持し、レーザビームを上記密閉容器
から大気中に取り出すためのビーム透過窓を上記密閉容
器に設けたことを特徴とするガスレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54089928A JPS5811759B2 (ja) | 1979-07-17 | 1979-07-17 | ガスレ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54089928A JPS5811759B2 (ja) | 1979-07-17 | 1979-07-17 | ガスレ−ザ発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5615090A JPS5615090A (en) | 1981-02-13 |
| JPS5811759B2 true JPS5811759B2 (ja) | 1983-03-04 |
Family
ID=13984353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54089928A Expired JPS5811759B2 (ja) | 1979-07-17 | 1979-07-17 | ガスレ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5811759B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS625453U (ja) * | 1985-06-24 | 1987-01-13 | ||
| JPH01218081A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-08-31 | Fanuc Ltd | レーザ発振装置 |
| CN116435852B (zh) * | 2023-06-09 | 2023-08-22 | 北京精亦光电科技有限公司 | 一种准分子激光器封腔镜镜片清洁防护装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3229224A (en) * | 1963-07-03 | 1966-01-11 | Gen Time Corp | Apparatus for maintaining parallelism and distance between two objects |
| JPS4833974U (ja) * | 1971-09-02 | 1973-04-24 | ||
| US3753150A (en) * | 1972-09-06 | 1973-08-14 | Avco Corp | Laser mirror positioning apparatus |
| FR2286394A1 (fr) * | 1974-09-30 | 1976-04-23 | Comp Generale Electricite | Dispositif optique |
| JPS52156642A (en) * | 1976-06-21 | 1977-12-27 | Nec Corp | Laser mirror supporting device |
-
1979
- 1979-07-17 JP JP54089928A patent/JPS5811759B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5615090A (en) | 1981-02-13 |
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