JPS58501566A - レ−ザ−装置 - 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】 発明の名称　レーサー装置 技術分野 本発明は、レーザーガスが、ガス循環系およびガス勃起系を含むハウジング内の レーザー共振器を貫流する形式のガス輸送式レーザー装置に関する。

背景技術 分子レーザー（％に、Ｃ○２レーサー）の出力、増幅度および効率は、レーザー ガスの昇温とともに低下する。

出力の低下は、昇温とともに、ス被りトルの線巾が広くなり、励起エネルギが分 布される回転スにクトルの数が増加し、非活性化を招く衝突の数が増加し、熱励 起に係るレーザーレベルの数が増加し、従って、転位率が転化することに帰因す る（　Ｇｆｆｉｒｓ、　”　Ｌａ５ｅｒ　７５０ｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ”Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　、　ｐ、３Ｑ　〜３７　） 。

従って、すでに、レーザーガスを循環、冷却することにより、レーサーガスで放 熱を行う方法が開発されてぃ振器によってガスを励起する活性部分と、冷却器お よびポンプを組込んだガス誘導系とから成る。多量の熱を放熱しなければならな いので、ポンプによって多量のガスを循環させなければならない。従って、レー ザーは、大形となり、高価であり、取扱い難いため、使用可能性が制約される。

発明の開示 従って、本発明の目的は、公知のガス輸送式または対流式レーザーの欠点を排除 することにある。

この目的は、本発明にもとづき、ガス循環系を、１／−サーガスの流れ方向に対 して本質的に直角に配置した半径方向羽根を有するロータから構成し、レーサー ガスが羽根とハウジングの壁との間の中間ス被−ス内で駆動されるよう、ハウジ ングに対して適切な大きさとなし、励起系をハウジングの壁に配設し、駆動され るレーザーガスを励起系を貫流させることによって、達成される。本発明に係る レーザー装置の好ましい実施例は、請求の範囲第２〜１１項に示しである。

本発明に係る方式では、レーザーは、所定の機能を有する各部材に分割されてお らず、各機能が完全に一体化されている。従って、例えば、ガスを駆動する構成 部材が、ポンプに特定されることはない。従って、公知の構成要素および構成方 式を使用する必要はない。

図面の簡単な説明 ３つの実施例を示す図面を参照して本発明を以下に説明する。

第１ａ図は、レーザーガスがレーザー共振器を平行に流れろ形式の本発明に係る レーザー装置の、ロータ軸線に垂直な断面図、第１ｂ図は、第１図の放電チャン バの別の実施例を示す図面、第２図は、複数の第１図のレーザー装置を組合せた 実施例を示す図面、第３図は、レーザーガスがレーザー共振器を垂ｒＰｊ−に流 れイ）形式の別の実施例の、ロータ軸線に垂直な断面図、第４図は、第３図の縦 断面図である。

発明を実施するだめの最良の形態 第１ａ図に示した実施例では、レーザーガスは、半径方向へ配置した細い羽根２ を有するロータ１によって駆動される。この場合、羽根は、空気力学的原理にも とづき適切に形成し、公知の態様で、半径方向に対して幾分傾斜させることがで きる。羽根２の巾は、放電チャツバ３の径にほぼ対応する。ロータ１および羽根 ２から成るカス循環系は、本質的シて円筒形のハウジング４の内部スペースを十 分に占有している。従って、ハウジングの径は、ハウジングの軸線方向中よりも 太きい。レーザーガスは、羽根とハウジングの壁との間の中間スペース内を駆動 される。

放電チャンバ３は、ハウジングの壁の片側に設けてあアおよび２つの環状電極６ を含む形状部相５から構成しである。しかしながら、電極は、レーザー共振器の 外部に設置することもできる。チャンバ３内のレーザーガスの方向変更は、特に 、人［１および出口の適切な形状によって助成される。しかしながら、第１ｂ図 に示した如く、流動工学的に適切な形状の偏平な２つの電極７．８を形状部材５ の対向面に配設した、断面が正方形まだは長方形の放電チャンバを使用すること もできる。電極７，８は、正確に対向させる必要はない。電極を縦方向へ延ばせ ば有利である。

レーザーミラー９は、放電チャンバ３の軸線に垂直に配置しである。ミラー９の 代わりに、ブルースター窓を取付け、ミラーを外部に設けることもできる。この 場合、ブルースター窓を傾斜させれば、放電チャンバを通過する際のガスの方向 変更が改善される。

ガスがレーザー共振器を軸線方向へ貫流するこの種の系の利点は、一般に、ビー ム品質が良いと云う点である。

出力を増加するだめ、共振器を介して複数の上記系を接続することができる。こ の場合、スペースに関する理由から、隣接の各基をレーザー共振器の軸線のまわ りにラセン状に配置するのが好ましい。第２図の実施例では、５つの系が組合せ である。

系の数は、所望の出力に応じて決まる。例えば、放電チャンバの径が４ｃｍで、 各基の流動速度が１６０　ｍ　／　Ｓである場合、２００Ｗよシも大きい出力を 得ることができる。

従って、第２図の５段構成の場合、装置全長は約１ｍであり、ＩＫＷよりも大き い、高いビーム品質のレーザー出力が得られる。

第３図の実施例においても、レーザーガスは、半径方向へ配置した羽根２を有す るロータ１によって駆動される。ロータは、ハウジング４の内部ス被−スを十分 に占有している。羽根２は、１つの側では、ハウジングの壁まで延びており、別 の側では、放電チャンバを有しハウジングの壁に沿って取付けた励起系まで延び ている。ハウジングの壁は、外側の冷却水導管１０によって冷却され、レーザー ガスの冷却を向上するため、冷却フィン］〕を備えている。上記冷却フィンは、 ロータ軸線に垂直に配置してあり、レーザーガスの流れ方向へ延びている。

第４図から明らかな如く、励起系は、中央電極１２および外側の環状電極１３を それぞれ備えだ一連の放電チャンバ３から構成されている。ロータ１によって駆 動されて冷却されるレーザーガスは、励起後、光学的共振器に流入し、上記共振 器において、その励起エネルギを放出してレーザー振動を誘起する。簡単な球状 レーザーミラー９の代わりに、ジグザグな光路を形成するミラー系を使用するこ ともできる。

並置した放電チャンバ３は、流動ガスの渦動を防止するよう空気力学的原理にも とづき端部を構成したホルダ１４に固定するか、直接、ハウジングの壁に固定す る。

羽根２には、冷却フィン１１を受容するよう切欠きが設けである。上記切欠きは 、レーザーガスを駆動するので、レーザーガスの有効な冷却が保証される。第４ 図に、羽根の形状の一例を示した。

ロータ１を中空に構成し、レーザーガスを、ロータの小さい開口１５（第３図） を介して、ハウジングの内部スペースに流入させ、ハウジングの壁の小さい開口 １６から排出させれば、流動状態および冷却を更に改善することができる。ハウ ジングから出たレーザーガスは、次いで、軸線方向ヘロータ１内にもどる。この 循環状態は、遠心力によって維持される。ボンゾは不要である。

本発明に係るレーザー装置の別の実施例では、励起系は、２列以上の放電チャン バから構成する。２列の放電チャンバを設ける場合、これらの列は、例えば、双 方の列の間でロータが回転するよう、対向させてハウジングの壁に取付けること ができる。この種の実施例では、横断面が楕円形のハウジングを使用できる。こ の場合、羽根が、副軸の両側において、常に、冷却されるハウジングの壁に接す るよう、主軸の両側に放電チャンバを設けることができる。

本発明に係るレーザーシステムの長さは、例えは、１ｍである。放電チャンバの 断面積の合計は、０．０５ｍ”である。放電チャンバ内の流速は、１６０　ｍ　 ／　Ｓ以下である。

即ち、放電チャンバを流れるガス量は、８ｍ３／εである。

混合ガスの適切な組成は、Ｃｏ２：　Ｎ２：　Ｈｅ　＝　１　ニア　：　３　ｆ ある。適切な圧力は、（資）へ−数百ｔｏｒｒである。上記条件において、系の 出力は８ＫＷである。２列の放電チャンバを設けるか、系の寸法を増加するか、 あるいは、複数の系を１１１次に接続すれば、より大きい出力を得ろことができ ろ。

第１０図 第１ｂ図 第２図 ３ 第４図 国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．レーザーガスが、ガス循環系およびガス励起系を含むハウジング内のレーザ ー共振器を貫流する形式のガス輸送式レーザー装置において、ガス循環系が、レ ーザーガスの流れ方向に対ｌ−で本質的に直角に配置した半径方向羽根（２）を 有するロータ（１）から成り、レーザーガスが羽根（２）とハウジングの壁との 間の中間スペース内で駆動されるよう、ハウジング（４）に対して適切な大きさ を有し、励起系（３）が、ハウジングの壁に設けてあり、駆動されるレーザーガ スが、上記励起系を貫流することを特徴とするレーザー装置。 ２、励起系（３）は、回転軸線の方向の寸法が小さく、光学的共振器として構成 した放電チャンバのみを有し、共振器の軸線は、レーザーガスの流れ方向に対し て平行であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のレーザー装置。 ３、複数の装置が、共振器を介して順次に組合せであることを特徴とする請求の 範囲第２項記載のレーザー装置。 ４、隣接する各装置が、共振器の軸線のまわりに相互にねじって配置しであるこ とを特徴とする請求の範囲第３項記載のレーザー装置。 ５、レーザー装置が、ロータ軸線の方向へ、比較的大きく延びており、共通の共 振器を配した複数の放電チャンバが、並置してあり、共振器の軸線は、レーザー ガスの流れ方向に対して垂直であることを特徴とする請求の範囲第１項記載のレ ーザー装置。 ６、すべての捷たは若干数の放電チャンバが、統合されて、対応して拡張した電 極を有するより大きい励起系を形成することを特徴とする請求の範囲第５項記載 のレーザー装置。 ７、励起系が、ブルースター窓で閉鎖してあり、外部にレーザーミラーが設けで あることを特徴とする請求の範囲第１〜６項の１つに記載のレーザー装置。 ８、ハウジングの壁の対向側には、それぞれ、１つの励起系が設けてあり、ロー タが、双方の励起系の間で回転することを特徴とする請求の範囲第１〜７項の１ つに記載のレーザー装置。 ９、ハウジング（４）の横断面が、楕円形であり、励起系が、ハウジング断面の 主軸の両側に設け１、であることを特徴とする請求の範囲第８項記載のレーザー 装置。 １０、ロータ（１）が中空であり、ロータおよびハウジングのイ、。、ヵ、。１ ５　、１６　）ヵ８ッゆアあ、、７、ウヮ７ヶ（４）ヵ１．心出たレーザーガス が、軸線方向ヘロータ（１）内にもどることを特徴とする請求の範血第１〜９項 の１つに記載のレーザー装置。 １１、レーザーガスの冷却のだめ、レーザーガスの流れ方向へ延びる冷却フィン ＯＤがロータ軸線に垂直に配置してあることを特徴とする請求の範囲第１〜１０ 項の１つに記載のレーザー装置。