JPS61107777A - ガスレ−ザ装置 - Google Patents
ガスレ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS61107777A JPS61107777A JP22776484A JP22776484A JPS61107777A JP S61107777 A JPS61107777 A JP S61107777A JP 22776484 A JP22776484 A JP 22776484A JP 22776484 A JP22776484 A JP 22776484A JP S61107777 A JPS61107777 A JP S61107777A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- discharge
- gas
- flow
- gas laser
- 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.)
- Pending
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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
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の利用分野〕
本発明は直交形ガスレーザ装置に係り、特に、安定なグ
ロー放電を維持し高出力が得られ、かつ流体損失の少な
い電極形状に関する。
ロー放電を維持し高出力が得られ、かつ流体損失の少な
い電極形状に関する。
〔発明の背景］
ガスレーザ、特に、Ｃ０８レーザの高出力化を図る上で
、放電部に高速（数十ｍ／ｓ）のレーザガスを循環させ
ることや、また、高出力に加え安定した出力を得るため
には、放電部で乱流状態で、しかも均一な流速分布が得
られるようにすること等はよく知られている。
、放電部に高速（数十ｍ／ｓ）のレーザガスを循環させ
ることや、また、高出力に加え安定した出力を得るため
には、放電部で乱流状態で、しかも均一な流速分布が得
られるようにすること等はよく知られている。
第４図は従来のパイプを用いた陰極による直交形ガスレ
ーザ装置の放電部の一例を示す、１は銅などの導電材か
らなるパイプ状の陰極、２は多数のプレートからなる陽
極、３は放電安定化のための抵抗、４ａ、４ｂは放電部
流路を形成する、それぞれ上壁及び下壁である。レーザ
ガスは矢印５の方向に流れ、陰極１と陽極２の間のグロ
ー放電によって、その間を通過するレーザガスが励起さ
れ、レーザ光は、陰極１の軸方向と同方向の両端におか
れた反射鏡（図示せず）によって共振される。
ーザ装置の放電部の一例を示す、１は銅などの導電材か
らなるパイプ状の陰極、２は多数のプレートからなる陽
極、３は放電安定化のための抵抗、４ａ、４ｂは放電部
流路を形成する、それぞれ上壁及び下壁である。レーザ
ガスは矢印５の方向に流れ、陰極１と陽極２の間のグロ
ー放電によって、その間を通過するレーザガスが励起さ
れ、レーザ光は、陰極１の軸方向と同方向の両端におか
れた反射鏡（図示せず）によって共振される。
このような構成の放電部では、放電断面を大きくとれ、
励起領域を広く取れるという利点があるが、第６図に示
すように放電はなされるため、陰極の大きさの割に、放
電の有効面積が少ない。また陰極が完全にガス流中に晒
されているため、第５図に示すように、陰極の下流に、
陰極の表面から交互に発生する渦対１２が存在する。こ
の渦対の発生により、放電部下流の流れはたいへん乱さ
れる。交互に発生する渦の周波数ｆは、ガス流速Ｕ、陰
極を直径をＤとすると。
励起領域を広く取れるという利点があるが、第６図に示
すように放電はなされるため、陰極の大きさの割に、放
電の有効面積が少ない。また陰極が完全にガス流中に晒
されているため、第５図に示すように、陰極の下流に、
陰極の表面から交互に発生する渦対１２が存在する。こ
の渦対の発生により、放電部下流の流れはたいへん乱さ
れる。交互に発生する渦の周波数ｆは、ガス流速Ｕ、陰
極を直径をＤとすると。
ｆ＝ｏ、２ ｕ／Ｄ （１）で
表わされる。このため、陰極後方には、数百Ｈｚの交播
流が発生し、この渦流により励起領域が乱され、放電が
不安定になるという欠点があった。また、渦対の発生は
それ自体大きな圧力損失を生み出し、放電部以降のガス
流路の圧力損失を非常に増加させるという欠点があった
。
表わされる。このため、陰極後方には、数百Ｈｚの交播
流が発生し、この渦流により励起領域が乱され、放電が
不安定になるという欠点があった。また、渦対の発生は
それ自体大きな圧力損失を生み出し、放電部以降のガス
流路の圧力損失を非常に増加させるという欠点があった
。
ｊ また、第６図に示すような構成の放
電部では陰極の上側、つまり、陽極を配置していない流
路壁に対向する側では、陰極を通過するガス１０は励起
されないため、直接レーザ出力に寄与しないという欠点
がある。さらに、陰極の下側を通過するガス１１は、励
起領域９の高温部を通過するため、密度低下による流速
の増加が生じ、陰極上側を通過するガス１０との間に著
しい速度差が生じる。
電部では陰極の上側、つまり、陽極を配置していない流
路壁に対向する側では、陰極を通過するガス１０は励起
されないため、直接レーザ出力に寄与しないという欠点
がある。さらに、陰極の下側を通過するガス１１は、励
起領域９の高温部を通過するため、密度低下による流速
の増加が生じ、陰極上側を通過するガス１０との間に著
しい速度差が生じる。
渦対に加え、この速度差によるせん断層の発生は、混合
損失を誘起し、流体の圧力損失はさらに増加する。
損失を誘起し、流体の圧力損失はさらに増加する。
第７図は、放電部流路の上・下壁に陽極を配設し放電部
流路の高さ方向全域にグロニ放電を発生するが、このよ
うなタイプの放電では速度せん断層の発生は抑制できる
。しかし、ひとつの陰極に対して、陽極が二箇あり、陰
極の回りのガス流が前述のように、たいへん複雑な流れ
であるため、はんのわずかな状態の差により、放電がど
ちらか一方側に偏る欠点があり、流路全域に安定した均
一なグロー放電を発生することはできなかった。
流路の高さ方向全域にグロニ放電を発生するが、このよ
うなタイプの放電では速度せん断層の発生は抑制できる
。しかし、ひとつの陰極に対して、陽極が二箇あり、陰
極の回りのガス流が前述のように、たいへん複雑な流れ
であるため、はんのわずかな状態の差により、放電がど
ちらか一方側に偏る欠点があり、流路全域に安定した均
一なグロー放電を発生することはできなかった。
なお、この種の装置には１例えば、特公昭５８−３８９
５０ 、特公昭５８−４２６３４ 、米国特許第３７７
２６１０号等が挙げられる。
５０ 、特公昭５８−４２６３４ 、米国特許第３７７
２６１０号等が挙げられる。
（発明の目的〕
本発明の目的は、安定なグロー放電を維持し高出力が得
られ、かつレーザガスの循環路における圧力損失を低減
する電極構造を提供することにある。
られ、かつレーザガスの循環路における圧力損失を低減
する電極構造を提供することにある。
本発明は、回路的に独立した二つの陰極を耐熱性絶縁材
より成る平板の両面に配置し、一体構造とすることによ
り、放電部流路の高さ方向全域に、均一な励起域を形成
し、かつ絶縁材の平板により。
より成る平板の両面に配置し、一体構造とすることによ
り、放電部流路の高さ方向全域に、均一な励起域を形成
し、かつ絶縁材の平板により。
陰極後方に放出する渦対の発生を抑制し、放電を安定化
させると共に圧力損失を低減させるものである。
させると共に圧力損失を低減させるものである。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により税関
する。第１図において、６は耐熱性絶縁材料より成る平
板、７及び８は、例えば、銅パイプを半割りにしたよう
な凸形状の導電材である。
する。第１図において、６は耐熱性絶縁材料より成る平
板、７及び８は、例えば、銅パイプを半割りにしたよう
な凸形状の導電材である。
７及び８は絶縁板を挾むように設置されているため、第
２図（ａ）に示すように、それぞれ別な電源に接続すれ
ば一体構造でありなから二系統の回路に接続された電極
となる。また陰極１内部には、第１図に示すように、絶
縁板によって区切られた二つの空間が形成されるため、
ここに冷却水、また、冷却油１３を通して陰極を冷却す
ることができる。
２図（ａ）に示すように、それぞれ別な電源に接続すれ
ば一体構造でありなから二系統の回路に接続された電極
となる。また陰極１内部には、第１図に示すように、絶
縁板によって区切られた二つの空間が形成されるため、
ここに冷却水、また、冷却油１３を通して陰極を冷却す
ることができる。
電気回路的に単一の陰極を用いた従来形の陰極では、第
６図に示すように、電極を大きくし、放電領域を大きく
しても、電極自体の有効放電面積は陽極側に面する約半
分の領域だけであり、他の部分は有効に使われていない
ばかりが、流体抵抗の増加を引き起こす原因となってい
たが、本発明の陰極では、第２図（ｂ）に示すように陽
極面は、それぞれ、上・下壁に取り付けられた陽極に対
向しているため、放電に対して陰極面全面が有効に使わ
れる。これにより、放電部流路の高さ方向全域に、励起
領域を形成することができ、放電部に流入したレーザガ
スのほとんどが励起され、レーザ光発振に寄与できるた
め、レーザ出力を高められるという利点がある。また、
放電部の高さ方向全域に放電が生じるため、陰極後方の
ガス温の差による速度せん断層が形成されないため圧力
損失が少ないという利点もある。
６図に示すように、電極を大きくし、放電領域を大きく
しても、電極自体の有効放電面積は陽極側に面する約半
分の領域だけであり、他の部分は有効に使われていない
ばかりが、流体抵抗の増加を引き起こす原因となってい
たが、本発明の陰極では、第２図（ｂ）に示すように陽
極面は、それぞれ、上・下壁に取り付けられた陽極に対
向しているため、放電に対して陰極面全面が有効に使わ
れる。これにより、放電部流路の高さ方向全域に、励起
領域を形成することができ、放電部に流入したレーザガ
スのほとんどが励起され、レーザ光発振に寄与できるた
め、レーザ出力を高められるという利点がある。また、
放電部の高さ方向全域に放電が生じるため、陰極後方の
ガス温の差による速度せん断層が形成されないため圧力
損失が少ないという利点もある。
陰極の導電材７，８を電気的に隔絶している絶縁板６の
幅は、断面形状において、導電材７，８の幅より長いた
め、放電部上下壁に対して発生するグロー放電によって
励起されたレーザガスの相互の干渉を防ぐことができる
ので、安定した励起領域９を形成できる。さらに、この
陰極後方に張り出した絶縁板６は、陰極表面より交互に
発生する渦対を抑制する効果があり、第２図（ｂ）の破
線で示すように、陰極まわりの流れは対称になる。
幅は、断面形状において、導電材７，８の幅より長いた
め、放電部上下壁に対して発生するグロー放電によって
励起されたレーザガスの相互の干渉を防ぐことができる
ので、安定した励起領域９を形成できる。さらに、この
陰極後方に張り出した絶縁板６は、陰極表面より交互に
発生する渦対を抑制する効果があり、第２図（ｂ）の破
線で示すように、陰極まわりの流れは対称になる。
一般に、流れの中に置かれた物体の後方には、第５図に
示すような物体表面より交互に生じる渦対１２が発生し
、物体後方の流れは、その渦対の拡散により、流体のエ
ネルギ損失が増大する。しかし、陰極後方に張り出した
絶縁板６により陰極後方の流れの対称性が得られ、渦対
による交播流が抑制され、陰極下流域の流れの乱れ領域
は減少し、流体のエネルギ損失は減少する。第８図は円
柱にスプリッタープレートを取り付けた場合の円柱の流
体抵抗減少の効果を示す図である。横軸はプレートの幅
りを円柱の直径ｄで除した無次元量であり、縦軸は円柱
が粘性の影響によって流れの後方に押しやられる力（抗
力）Ｄを流れの動圧−ρｕ３と円柱の断面積Ａで除した
無次元量である抗力係数Ｃ！ｌは。
示すような物体表面より交互に生じる渦対１２が発生し
、物体後方の流れは、その渦対の拡散により、流体のエ
ネルギ損失が増大する。しかし、陰極後方に張り出した
絶縁板６により陰極後方の流れの対称性が得られ、渦対
による交播流が抑制され、陰極下流域の流れの乱れ領域
は減少し、流体のエネルギ損失は減少する。第８図は円
柱にスプリッタープレートを取り付けた場合の円柱の流
体抵抗減少の効果を示す図である。横軸はプレートの幅
りを円柱の直径ｄで除した無次元量であり、縦軸は円柱
が粘性の影響によって流れの後方に押しやられる力（抗
力）Ｄを流れの動圧−ρｕ３と円柱の断面積Ａで除した
無次元量である抗力係数Ｃ！ｌは。
ｃ、＝ （２）ｐ ｕ
Ｍ・Ａ 図よりプレートの幅りが幅柱の半径以上あれば、プレー
トのない場合に比して、抗力係数が３０％程度減少して
いることが判る。流れの中に置かれる物体が円形以外の
場合にも、同様な効果は現われる０本発明の場合、陰極
後方に張り出した絶縁板が、スプリッタープレートと同
様な効果を生むため、放電部での圧力損失を低減できる
６、、：また、絶縁板の張り出し部により、陰極より発
生ずる渦対が抑制できるため、陰極回りの流れは陰定し
た流れとなり、流れの不安定さに基づく放電の不安定現
象を取り除くことができ、安定した放電を行なえるとい
う利点がある。
Ｍ・Ａ 図よりプレートの幅りが幅柱の半径以上あれば、プレー
トのない場合に比して、抗力係数が３０％程度減少して
いることが判る。流れの中に置かれる物体が円形以外の
場合にも、同様な効果は現われる０本発明の場合、陰極
後方に張り出した絶縁板が、スプリッタープレートと同
様な効果を生むため、放電部での圧力損失を低減できる
６、、：また、絶縁板の張り出し部により、陰極より発
生ずる渦対が抑制できるため、陰極回りの流れは陰定し
た流れとなり、流れの不安定さに基づく放電の不安定現
象を取り除くことができ、安定した放電を行なえるとい
う利点がある。
第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例の概略を示
す図である。絶縁板６を挾む導電材の形状は図に示すよ
うに円形以外の楕円形または任意な形状をしたものにつ
いても前述と同様な効果が得られる。さらに耐熱性の絶
縁板６は導電板にセラミックコーティングしたような導
電材に表面処理し１表面が＃！縁状態となっているもの
でもよい。
す図である。絶縁板６を挾む導電材の形状は図に示すよ
うに円形以外の楕円形または任意な形状をしたものにつ
いても前述と同様な効果が得られる。さらに耐熱性の絶
縁板６は導電板にセラミックコーティングしたような導
電材に表面処理し１表面が＃！縁状態となっているもの
でもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、回路的に独立した二つの陰極を一体構
造にできるので、放電高さ方向全域に安定な放電を維持
でき、かつ、圧力損失の低減が図れる。
造にできるので、放電高さ方向全域に安定な放電を維持
でき、かつ、圧力損失の低減が図れる。
第１図は本発明の陰極構造の概略図、第２図ガスレーザ
の放電状Ｍ図、第４図は従来の直交形ガスレーザの放電
部の概略図、第５図は円柱後方に発生する渦対の概略図
、第６図は従来の電極による放電及び電極通過後の速度
分布図、第７［は流路の上・下壁に放電を行なう従来の
直交形ガスレーザの放電部を示す図、第８図はスプリッ
タープレートの流体抵抗低減効果を示す図である。 １・・・陰極、２・・・陽極、３・・・安定抵抗、４ａ
・・・放電部土壁、４ｂ・・・放電部下壁、５・・・レ
ーザガスの流れ方向、６・・・耐熱性絶縁板、７，８・
・・導電材、９・・・励起領域。
の放電状Ｍ図、第４図は従来の直交形ガスレーザの放電
部の概略図、第５図は円柱後方に発生する渦対の概略図
、第６図は従来の電極による放電及び電極通過後の速度
分布図、第７［は流路の上・下壁に放電を行なう従来の
直交形ガスレーザの放電部を示す図、第８図はスプリッ
タープレートの流体抵抗低減効果を示す図である。 １・・・陰極、２・・・陽極、３・・・安定抵抗、４ａ
・・・放電部土壁、４ｂ・・・放電部下壁、５・・・レ
ーザガスの流れ方向、６・・・耐熱性絶縁板、７，８・
・・導電材、９・・・励起領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、陰極と陽極とからなる放電部で、放電によりレーザ
ガスを励起してレーザ光を得るガスレーザにおいて、 前記陰極に耐熱性絶縁材より成る平板の両面に、導電材
を前記絶縁材と前記導電材との間に空間ができるように
取付け、断面に二箇の中空部分を設けるように構成した
ことを特徴とするガスレーザ装置。 ２、前記絶縁材の幅が前記導電材の幅よりも長いことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置
。 ３、前記放電部のガス流路の上・下壁に陽極を設置した
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
載のガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22776484A JPS61107777A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | ガスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22776484A JPS61107777A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | ガスレ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61107777A true JPS61107777A (ja) | 1986-05-26 |
Family
ID=16866007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22776484A Pending JPS61107777A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | ガスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61107777A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025133792A1 (en) * | 2023-12-18 | 2025-06-26 | Cymer, Llc | Laser chamber gas flow and acoustic control |
-
1984
- 1984-10-31 JP JP22776484A patent/JPS61107777A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025133792A1 (en) * | 2023-12-18 | 2025-06-26 | Cymer, Llc | Laser chamber gas flow and acoustic control |
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