JPS5840876A - 縦流炭酸ガスレ−ザ発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本光明はＷ、原炭酸ガスレーザー発振器に関し、ｊｉ、
！Ｉ“に高速で循環するレーザーガスが共振器内の放電
領域を通過する際に、乱流を発生させ安定した放電を得
ることを目的とする。

第１図ｄ−従来のレーザ発振器の概略図である。

ガス給入部１１７）％ら入ってきたレーザーガスは間隙
１２から共賑器内の放電領域１３に入って、ピン状の陽
極１４と円筒状陰極１５間で放電してガス損出部１６か
ら共振器外へと出ていく。この構成は、ガス給入部１１
と間隙１２によってガス流に乱流を発生させ放電の安定
化をねらったものであるが、陽極１４はビン状であり、
更に共１辰器外に存在するだめに陽極１４と陰極１６間
の放電で、レーザー発振に寄与しない無効な放電領域が
存在する。

すなわちこの構成では陽極１４がピン状であるために陰
極１６付近でレーザー管１７内いつげいに広がっていた
グロー放電は、高速で循環するレーザーガスによって吹
き飛ばされることとあいまって、ピン状の陽極１４に近
づくにつ力て細くなっていき、第１図に点線で示１７だ
ように々る。レーザー出力の増大化を図るには放電体積
を増やすということが一つの犬き々要因と々るのである
が、ビン状の陽極電極１４を用いることによって、レー
ザー管内に放電しない領１威が生ずるとその分だけ出力
の低下は捷ぬがれ得ない。

本発明は上記した電極間での無効放電領域を無くそうと
するものであり、陽極として円筒電極を用いて、レーザ
ーガスの共振器への給入部とレーザー管を二重管構造と
したものであり、円筒型、極の開口径と、円筒長とを最
適に選ぶことにより発振効率及び？−１′Ｌ位放電長当
りのレーザー出力を飛躍的に増大さぜることかできるよ
うにしたものであるＯ 第２図は本発明の一実施例における縦流炭酸ガスレーザ
ー発振８にの共振器部の構成の概略を示［７／こもので
ある。丁字形のガラス管２１によって導び７１）れ／ζ
レーザーガスは外管２４と内管２２−ｆ））ら々る二重
管構造のレーザー管の内管２２に衝突して最初の乱流を
発生し、外管２４と内管２２の間を内管２２の外側に沿
って流れる。レーザー管の外管２４と内管２２とで形成
される間隙は、レーザー管の端部で閉塞されており、そ
のため陽極２３を通過したレーザーガスは更に乱流を発
生し、内管２２の電極２３の近傍に設けられた開孔部２
０よりレーザー管内に流れ込む。すなわち、レーザー管
ｄ１外管２４と内管２２の二重管構造をしておりガス流
の風土が開いており風下は閉じているため、外管２４と
内管２２の間を通って流れてきたレーザーガスは、いっ
たんレーザー管の外管２４と内管２２の間にはいってい
くが押しもどされて、内管２２に設けられた開孔部２０
から共振器中央部へと入っていくことになシ、レーザー
ガスの流れは種々の方向の成分が発生して乱流となる。

この場合開孔部２０は少なくともその一部が陽極２３に
対向するように設ける必要がある。

レーザー管は二つの径の異なるパイレックス管（外管２
４と内管２２）の−り１１１を溶着し、他端は内管２２
に設けられた開孔部２ｏにより開いた状態となっている
。このよう々レーザー管を、開いている方をガス流の風
上に、閉じている方を風下にして使用することにより、
レーザーガスば、レーザー管中央部に入っていくときに
乱流となる０乱流となったレーザーガスはレーザー管内
を通過する際、種々の速度成分を持っているため、レー
ザー管の断面における速度分布は平らになる。従って、
レーザー管内のグロー放電は、特定な方向へ流されてか
たよるということがなくなる。このとき円筒状の陽極２
３と陰極２６の間でのグロー放電は高速なガス流に押し
流されながらも、狭いｇｌ域に力）たよることがなく、
レーザー管２４の中管の内側で１んべんなく広がる。放
電の終ったレーザーガスはすみやかに排出部２６よシ共
振器外に取シ去られる。レーザー光は全反射鏡２７と部
分反射鏡２８の間で共振し、部分反射鏡２８側から工［
Ｙり出される。

第２図の実施例では左右対称の構造になっているが、左
右対称でない構造でも同様の効果がある。

またいずれか片（１１］だけでも十分に機能する。

一般にレーザー出力Ｐはレーザー媒質のパラメーターに
対して次式で力えられる。

Ｐ　＝　ｒ）ｃａ□ＩＢＶ ここで、ηＣはレーザー出力の取シ出し効率、α０は不
飽和利得、工ｓは飽和パラメーター、■は放電体積であ
る。従って、レーザー出力の増大化をｎするためにはこ
れらのノラメーターひとつひとつを大きくしていく工夫
が必要となる。本発明では、放電体積Ｖと、飽和ノ？ラ
メ−ターＩｓに着１１　Ｌ、ｌＴ％　ｌ１ｗノ化をはか
ったものである。本実施例のような高速循環型レーザー
では、飽和ノｔラメーターエｓはガス流速ＶＦに比例し
て増大するので、高出力を得るにはガス流速を大きくす
る必要がある０ 本実施例では、円筒電極２３を共振器内に設置し、円筒
径を適宜選択することによりガス流速すなわち飽和ノで
ラメータエＳを直接制御するようにしている。

このように本発明では、電極構造を円筒にし、更に二重
管構造のレーザー管と組み合ぜて乱流を発生させること
によってレーザー管内の放電体積の増大をはかっている
。

第４図は本発明の実施例を示す系統図である。

レーザーガスを高速で循環するだめの送風機３１から送
り出されたレーザーガスは熱交換器３２によって圧縮熱
を増られて共振器３４に入っていく。

共振器３４から出ていったレーザーガスは放電によって
」二重した温度を熱交換器３３によって冷却され、送風
機３１へと循環される。本発明の１７一ザー発振器にお
いて、レーザー管の外径が８０ｍｍ。

内径が５５ｍｍ、長さが６０ｏｍｍ、ガス圧が３０ＴＯ
ｒｒ　、　１放電長当シの放電々流２２０ｍ人の時、最
大出力は１０５０Ｗと従来の１０倍近い高出力がイ！１
られた。

以上説明したように、本発明はレーザーガス導入部に内
管を挿入し、円筒電極と組合せレーザー管は風−１−が
開いている二重管構造とするとともに電極として円筒電
極を用いることによって放電を安定化することができ、
レーザー出力を飛躍的に増大させる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザー共振器の構成を示す概略図、第
２図は本発明の一実施例におけるレーザー共振器の構成
を示す概略図、第３図は同発振器全体の構成を示す概略
図である。 ２０・・・・・・開孔部、２１・・・・・・レーザーガ
ス給入部、２２・・・・・・内管、２３・・・・・・円
筒状陽極、２４・・・・・・外管、２５・・・・・・円
筒状陰極、２６・・・・・・ガス排出部、２７・・・・
・・全反射鏡、２８・・・・・・部分反射鏡、３１・・
・・・・送風機、３２・・・・・・熱交換器、３３・・
・・・・熱交換器、３４・・・・・共振器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１外管と内管とからなる二重管構造のレーザ管と、
   前記レーザ管の一端に設けられたガス給入部と、前記レ
   ーザ管の他端に設けられたガス損出部と、円筒状の陽極
   と、円筒状の陰極とを具備し、前記ガス給入部は二重管
   構造を有し、ガス流が内管と接触することに」：り乱流
   を生じるごとく構成され、前記レーザ管外管と内管とで
   包囲される領域はレーザガス排出部側で閉塞され、その
   閉塞部の近傍に前記陰極が形成さＪｌ、陰極とガス給入
   部との間に前記陽極電極が設けられており、さらにレー
   ザ管内管の前記陽極電極の近傍に開孔部が設けられてい
   ることを／ｌ’４ｊ徴とする縦流炭酸ガスレーザ発振器
   。 （２）　　レーザ発振器がレーザガス給入部を共通とし
   て左右対称に形成されていることを！ＩＭ′徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の縦流炭酸ガスレーザ発振器。 （３）　　ｌ／−ザ管内管に設けられた開孔部が、少な
   くともその一部が陽極に対向するように設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項まだは第２項記
   載の縦流炭酸ガスレーザ発振器。 （４）ガス給入部が、レーザ管外管にＴ字状に接続され
   たガラス管からなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の縦流炭酸ガスレーザ発振器。