JPS6181682A - イオンレ−ザ管 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は大電流放電ｌこより高いレーザ出力を放出す
るアルゴン、クリプトンなどのガスを用いたイオンレー
ザ管の構造に関するものである。

（従来の技術およびその問題点） 周知のごとく、アルゴン、クリプトンなどのイオン化し
たガスのエネルギーレベル間の遷移を利用してレーザ発
振を行なうイオンレーザは、高出力化のためにイオン密
度をあげる必要があり、これを達成するため内径１〜３
ｍの細管にＩＯＡを越える大電流を流さなければならな
い。このような大電流に耐える縮管材料および細管の構
造には耐熱性、熱放射性等の面から種々の制約がある。

従来、この細管材料および細管の構造として、いくつか
の方式が用いられており、その中で代表的なものは中央
に細管用の穴をもつグラファイトディスクを絶縁物を介
して縦続して並べ、これを石英管の中に収納した構造を
もつもので、細管の冷却はディスクの輻射熱を石英管の
外から水で吸収する方法をとっている。また他の代表例
はＢｅＯセラミックの細管を用いる方法で、冷却は直接
ＢｅＯセラミック管の外周を水で冷やし、ＢｅＯの高い
熱伝導性を利用するものである。

しかし、グラファイトディスク細管は使用中に粉末が出
易（、これが細管端部のブルーメタ窓について出力を減
少させることがあり１％に輸送上に制約があるなどの欠
点があった。また、ＢｅＯセラミック細管は毒性のある
Ｂｅを用いているため、供給源が限られてきており極め
て高価であるばかりでなく、細長い管を内径の棺匿と伸
直度を守って製造することが峻かしいという問題がある
。

最近、米国特許第４３７ａ６００号明細誉にアルミナセ
ラミックパイプ内にタングステンディスクをカップ状の
銅板を介してロー付けした細管構造が開示されている。

この細管構造は、上記粉末が出易い、毒性があるという
二種の欠点を解消しているが、ディスクの厚さがうずく
、全長に対する細管の専有率が低いため従来のレーザ管
に比べ発振効率が３割程度低いという重大な欠点がある
。

この発明の目的は、これら従来のイオンレーザ管の欠点
である粉末発生とか細管の伸直度、内径の精度出しの困
難さを排除し、細管部の実効長を余り落すことなく、発
振効率を低下させずに細管における冷却効率の改善を図
ったイオンレーザ管を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、細管部と、この細管部を収納するセラミック
管と、細管部の両端近傍に配置された陽極およびカソー
ドと、セラミックパイプの両側を封止する真空容器を含
み、細管部は、細管を構成する小孔を中心付近にもち、
周辺にガスリターンバスとなる複数の小孔をもつセラミ
ックディスクとこのディスクの各小孔と等しいかそれ以
上の径の孔をもち各孔位置を一攻させてディスク面に固
着された円筒状フランジ部をもつ金属板からなる細管用
ブロックを、細管用の小孔が直線状に整列するような手
段を用いて多数個縦続して並べて構成されていることを
特徴とする。この細管部は金属板の円筒状フランジが内
接するような内径をもつセラミック管に収納される。セ
ラミックディスクの材料としては、ぺＩＪ　ＩＪア磁鴛
、炭化ケイ素、窒化ボロン、アルミナ磁器などが適して
いる。またセラミック管は低価格、真空容器−とじて使
えるなどの点からアルミナ磁器が望ましい。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すイオンレーザ管の断面
図である。本発明のイオンレーザ管は、セラミックディ
スク２．このディスクの両面にロー付されたキャップ状
の金属板４．８よびディスク２の中央の穴を整列するた
めのセラミック偉３から構成された細管部と、この＃Ｉ
ｖ部を収納するセラミックパイプ１と、細管部の両端部
近傍に配置されたアノード５及びカソード６と、セラミ
ックパイプ１０両端に金属円筒部材７，７′を介して設
けられたガラス容器８・８′とを有する。アノード５は
細管ディスクと同様キャップ状金属板を介してセラミッ
クパイプ１内に収納される。セラミックパイプｌの両端
にはロー付されたコバール金属などの金属円筒部材７，
７′を介して、ガラスなどの真空容器８，８′が融着さ
れ、それぞれに陽極のリード線１０、カソードリード線
９が埋め込まれ、さらにブルーメタ窓１１，１１　が取
り付けられている。セラミックディスク２の材料は熱伝
導性の高いＢｅＯ＝　Ｓｉｎ、ボロンナイトライド等が
望ましいが、細管部で発生する熱は金属板４によりセラ
ミックパイプ１に伝えられるためアルミナセラミックの
ような比較的熱伝導の悪い材料でもかまわない。セラミ
ックディスクは第２図のように中央ｌζ細管となる大２
１周辺に整列用のセラミック棒が通る穴２２及びガスリ
ターンバス用の穴２３をもった形状をもつ。またセラミ
ックパイプ１の材料としては、アルミナセラミックがコ
ストが低く、真空容器として使えるため望ましい。セラ
ミックパイプ１に対し、金属板４はバネ性をもった接触
により、もしくはロー付により内壁との熱伝導性を高め
て固定される。

セラミックパイプ内壁とディスク外周キャップ状の金属
板４を介して接触しているため、両者の加工精度を高め
る必要がなく、細管となるためのディスクの整列は、デ
ィスク周辺に位置精度よくあけられた整列用穴にセラミ
ック棒を通して位置出しすることにより達成される。ま
たキャップ状の金属板は、ディスクの温度上昇とともに
膨張し、セラミックパイプ内壁に強く接触するようにな
るから厚さと外径寸法を温度上昇度に応じて設計時に定
めれば、セラミックパイプ１９強いストレスを加えるこ
となく、良好な熱伝導を確保できる。

以上のような構成を有するイオンレープ管はソレノイド
コイルの中に両端にＯリングを配置して固定され、ソレ
ノイドコイルの内壁とセラミックパイプ１の外壁間を冷
却用の水が流される。レーザ管を共振器（図示していな
い）間に配置し陽極−カソード関に電圧を印加し、電流
を流すことによりレーザ作用が起る。通常出力４Ｗクラ
スのイオンレーザでは、内径２．５錦程度の細管部に３
０人前後の電流を流すため全体としてｌ０ＫＷ近い電力
を消耗し、この熱を細管温度をその材料がもつ耐熱温度
以上にあげることなく効率よく冷却水で取り除くことが
必要である。この発明のレーザ管にあってはディスク中
央で発生した熱はロー付された金属板に伝わり、主にこ
の金属板を通してセラミックパイプに伝導され、さらに
このパイプの壁を通して冷却水に吸収される。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明のイオンレーザ管は、グ
ラファイトディスクのような粉末の出る素材をセラミッ
クに切り換え、　ＢｅＯセラミック細管のように細（て
長い細管を精度よく作ったためのコストの上昇を、ディ
スクの整列により除去し、さらに、タングステンディス
クのような細管専有率の低さを厚みのあるセラミックデ
ィスクにより禰うなど、従来のイオンレーザ管の細管部
がもっていた欠点の全てを除去するものである。さらに
中央外囲器をセラミックパイプに構成することにより冷
却部の寸法精度をあげることができ、ソレノイドコイル
との閣の冷却層の幅をうずく、流速をあげて冷却効率を
高めることができる。また、組立方法も従来のディスク
タイプのイオンレーザ管と大差なく、ディスクへの金属
板のロー付、場合によってはセラミックパイプ内壁への
ロー付も、真空気密には無関係のため、従来のロー付方
法で、厳密なロー付工程の管理をすることなく行なうこ
とが可能であり、比較的安価−な部品を用い簡単な組立
方法で高効率のイオンレーザ管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオンレーザ管の一実施例を示す断面
図、第２図はディスクの形状の一例を示す断面図である
。 １・・・・・・セラミックパイプ、２・・・・・・セラ
ミックディスク、３・・・・・・ディスク整列用セラミ
ック棒、４・・・・・・キャップ状金属板、５・・・・
・・陽極、６・・・・・・カソード、７，７′・・・・
・・金属円筒部材、８　、８’町−真空容器、９・・・
・・・カソードリード線、１０・・・・・・陽ｆｆｌ　
ｌｊ−ド線、１１．１１’・・・・・・ブルーメタ窓、
２１・・・・・・細管用孔、２２・・・・・・整列用孔
、２３・・・・・・ガスリターンバス用孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 細管を構成する小孔を中心付近にもち、周辺にガスリタ
   ーンバスとなる複数の小孔をもつセラミックディスクと
   該ディスクの各小孔と等しいかそれ以上の径の穴をもち
   、各穴位置を一致させてディスク面に固着された円筒状
   フランジ部をもつ金属板から成る細管用ブロックを、細
   管用の小孔が直線状に整列するような手段を用いて多数
   個縦続して並べ、前記金属板の円筒状フランジが内接す
   るような内径をもつセラミック管に収納した構造の細管
   部を有することを特徴とするイオンレーザ管。