JPS6181683A - 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により高出力のレーザ出力を放出
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） 周知のとと（、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準位間の遷移によりレーザ発振を行
なうイオンレーザは、高出力化するにはイオン密度をあ
げる必要があり、これを達成するため内径１〜３ｍの細
管にＩＯＡを越える大電流を流す必要がある。このよう
な大電流に耐える細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、この細管材料詔よび＃ｌ菅の構造として。

いくつかの方式が用いられており、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の屑い熱伝導性
を利用するものである。

しかし、グラファイト細管は使用中に粉末が出易く、こ
れがレーザ管のブルーメタ窓について出力を減少させる
ことがあり、特に輸送上に制約があったなどの欠点があ
った。また、ＢｅＯ七ラミラミック細管性のある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、細長い管を内径の精度と伸直度
を守って製造することも難かしいという問題がある。

最近米国特徴４３７ａ６００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。この構造は上
記二種の欠点を解消しているが、ディスクの厚さがうす
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
振効率の低下を防止し、細管部の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） 本発明のイオンレーザ管は、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
を有するセラミック材料からなるディスクとこのセラミ
ックディスクの外周に内接もしくはロー付された金属製
の円筒状部材からなる細管用ブロックを細管用の小孔が
直線状に整列する手段を用いて多数個縦続して並べ、こ
れを金属製円筒状部材の外径が内接する内径を有するセ
ラミックパイプ内に収納した構造の細管部を備えている
ことを％敵とする。セラミックディスクの材料としては
、ベリリア磁器、炭化ケイ素、窒化ボロン、アルミナ磁
器などを用いることができる。

（実施例） 次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の１実施例を示すイオンレーザ管の断面
図である。イオンレーザ管は、セラミックディスク１．
その外局に保持された金属製円筒状部材２、ディスク中
央の小孔を整列させるためのセラミック１＄１３、ディ
スク１の間隔を決めるための絶縁物がイブ４で構成され
る細管部と、この細管部を収納するセラミックパイプ５
と、細管部の両端に配置された陽極６及びカソード７と
、セラミックパイプ５の両端に真空気密に封止された金
属パイプ１０　、１０’と、これらに溶着されたガラス
容器１１．１１及びガラス容器１１　、１１’の端部に
設けられたブルーメス窓１２　、１２’とを有している
。

セラミックディスク１の材料としては熱伝導性の高い、
ベリリア磁器、炭化ケイ素、窒化ボロンなどが適するが
、電流密度の低いレーザ管ではアルミナセラミックなど
でもよい。このセラミックディスク１は第２図にその断
面を示すように細管となる甲央穴２１、整列用のセラミ
ック棒を挿入する穴２２．およびガスリターンバス用の
複数の小孔２３が設けられている。セラミックディスク
１の周辺には金属製の円筒状部材２がはめ込まれており
、セラミックディスク１で発生する熱を外囲器となるセ
ラミックパイプ５に伝える役目を釆すもので、この目的
からできるだけ密着度をよくするため嵌合程直の寸法公
差にするかロー付構造にすることが理想的である。し小
し、レーザの動作時、セラミックディスク１が高温にな
り、熱膨張によってディスク１とセラミックパイプ５の
内径間のギャップが少なくなり、金属円筒部材２がこの
ギャップ間１に押し縮められるようになるため必ずしも
冷状態で接触度を強くすることはなく、セラミックディ
スク１の外径、セラミックパイプ５の内径、金具円筒部
材２の径、肉厚等の寸法をそれぞれの材質、動作時の温
匿上昇等を加味して設計することにより、ロー付とほぼ
等価の接触度（熱伝導度）を得ることもできる。セラミ
ックパイプ５としてはコスト、真空容器としての特性。

ロー付注弊η）らアルミナ憾器バイブが理想的であるが
、むろ／しべＩＪ　＋Ｊア磁器てもかまわない。

陽極６は銅、モリブデンなどが用いられるが、セラミッ
クパイプ５との接触はセラミックディスクと同様円筒状
金属を介して行なっている。以上のセラミックディスク
１と＠極６は３ケからなる軸出し用の穴２２を貫通する
セラミック棒３により、中心の細管量大が整列するよう
ｊこ構成させられる。ディスク間及び陽極間にはこれ等
の間隔を保つ絶縁物パイプ４が挿入されている。以上の
ような陽極とセラミックディスク群からなる細管部とは
、封止用の金属パイプ１０をロー付する前に陽極側から
セラミックパイプに挿入していけば、金属製円筒状部材
のバネ力でセラミックパイプ内壁に接触しながら容易に
挿入できる。もちろん、金属パイプをセラミックパイプ
の外側にロー付すれば、ロー付後の挿入も可能である。

セラミックパイプ５は、このような金属バネ力による接
触、もしくは熱膨張差にもとすく圧縮による接触等が得
られるため内径精度を厳密に出すことなく、また、細管
の伸直度もセラミック棒３により達成されるため精度を
落すことができる。

もちろん、セラミック棒を用いることなく、パイプの伸
直度を出すことにより、ディスクを整列することも可能
である。

以上の細管部の構成が組立てられたあと、ガラス容器１
１　、１１’が封入され、ざらにステム（第１図中のガ
ラス容器の一部とリード線９で構成）に組立てられたカ
ソード７、陽極リード８、ブルースター窓１２．１２’
　　等が順番に封入される。

これらのガラス容器はセラミックと金属で置き換えられ
ることはいうまでもない。

以上のようにして組立てたイオンレーザ管はセラミック
パイプ部でソレノイドコイル内に０リングで水密シール
して固定され、放電によって発生した熱はセラミックパ
イプを介して熱伝導によりソレノイドコイルの内壁との
間を流れる冷却水により冷却される。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明はセラミックディスクを用
いることにより従来のグラファイトディスクを用いたレ
ーザ管のように粉末の発生がなく、また、伸直度に対す
る要求値の低いセラミックパイプが使用できることによ
り、高価な部品を使用する必要がなく、また、細管の専
有率もタングステンディスクを用いたものに比べ大きく
とれるため、レーザの発振効率を高めることができるな
ど数々の利点を有する。また、発生す−る熱も効率よく
、熱伝導により除去できるのでグラファイトディスクの
ものに比べ相対的に封入ガス圧を高めることができるた
めの寿命的にも有利となる。さらに、タングステンディ
スクタイプのような複雑なロー付工程もなく、グラファ
イトディスクタイプのような簡単な組立工程で完成させ
ることができるなど、コスト面の利点も大きい。

【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図はセラミックディスクの形状の一例を示す断
面図である。 １・・・・・・セラミックディスク、２・・・・・・金
属製円筒状部材、３・・・・・・セラミック棒、４・・
・・・・絶縁パイプ、５・・・・・・セラミックパイプ
、６・・・・・・陽極、７・・・・・・カソード、８・
・・・・・陽極導入線、９・旧・・カソード導入線、１
０．１０’・・・・・・金属パイプ、１１　、１１’・
・・・・・ガラス容器、１２　、１２’・・・・・・ブ
ルーメタ窓、２１・・・・・・細管用小孔、２２・・・
・・・整列用孔、２３・・・・・・ガスリターンバス用
小孔。

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有するセラミックディスク
   とこのディスクの外周に内接もしくはロー付された金属
   製の円筒状部材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、前記金属製円筒状部材の外径が内接する内径を
   もつセラミックパイプ内に収納した構造の細管部を備え
   ることを特徴とするイオンレーザ管。