JPS6314875B2 - - Google Patents

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JPS6314875B2
JPS6314875B2 JP14568181A JP14568181A JPS6314875B2 JP S6314875 B2 JPS6314875 B2 JP S6314875B2 JP 14568181 A JP14568181 A JP 14568181A JP 14568181 A JP14568181 A JP 14568181A JP S6314875 B2 JPS6314875 B2 JP S6314875B2
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JP
Japan
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discharge
dielectric
tube
gas
electrode
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JP14568181A
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JPS5848486A (ja
Inventor
Masaaki Tanaka
Yukio Sato
Masao Hishii
Haruhiko Nagai
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS6314875B2 publication Critical patent/JPS6314875B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はガスレーザ発振器に関し、特にその
誘電体電極の構成に関するものである。
この種のレーザとして代表的なものはレーザ光
軸、直流グロー放電路、気体流れ方向が互いにほ
ぼ垂直になつている3軸直交型CO2レーザである
ので、これについて従来例を説明する。第1図
は、3軸直交型レーザの縦断面図、第2図は第1
図―線よりみた横断面図で、1は陽極、2は
陰極、3は陰極基板、4は安定化抵抗、5は直流
高電圧電源、6は放電励起部、7は全反射鏡、8
は部分反射鏡である。
次に動作について説明する。陽極1と陰極2の
間に、CO2,N2,Heの混合ガスから成るレーザ
ガスを毎秒数十mの流量で流し、直流高電圧を印
加すると電極間に放電が生じるが、安定化抵抗4
を介して電流が流れるため、放電はアークに移行
せずに、おだやかなグロー放電が維持される。グ
ロー放電により生じた放電励起部6ではレーザガ
ス中のCO2分子の特定の振動準位間に反転分布が
生じ、放電励起部6の間に全反射鏡7と適切な反
射率を有する部分反射鏡8とを対向して配置させ
ると、レーザ発振が生じ、部分反射鏡8からレー
ザ光線が出てくる。レーザ出力は放電電力を増す
と増大するが、例えば第1図で示すもので陰極2
の本数を一定とすると、放電電力の増大は、放電
密度の増大と等価となる。装置のコンパクト化、
低コスト化の観点からは、放電密度を増大させる
のが望ましいが、ある程度以上に放電電力を増大
させると、放電部の局所に高温部が発生し、安定
化抵抗4が存在しても、放電はアークに移行して
しまう。放電がアークに移行すると、もはやレー
ザ出力は得られず、レーザガスの劣化も著るしく
増大する。このため第1図に示す様な放電電極の
構成では、放電密度をある程度以上に増大させる
事が出来ない。
このような難点の解消を図るため、予備電離を
グロー放電の近傍で行なわせ主放電のグローが均
一、安定になるのを助けて、グロー放電を維持し
たままで放電密度を増大させる試みがなされてい
る。予備電離の方法としては電子ビーム、または
パルス放電による紫外線照射、または無声放電に
よるもの等がある。
この発明は、従来の無声放電による予備電離方
式によるものであるので、この方式の従来例につ
いて先ず説明する。
第3図は無声放電による予備電離方式の横方向
励起型ガスレーザ発振器の縦断面図、第4図は第
3図―線よりみた横断面図で、9は誘電体電
極、10はこの電極を冷却するための冷却水入
口、11は冷却水出口、12は高電圧ターミナ
ル、13は無声放電を生じさせるための交流高電
圧電源、14はヒユーズであり、第5図は誘電体
電極9の断面図であり、9―1は鉄管で、9―2
は鉄管に密着する様に形成された誘電体層(例え
ばガラス)であり、云わゆる“ホウロウ引き”の
ガラスライニングの電極である。
次に動作について説明する。誘電体電極9に交
流高電圧を印加すると、陰極2と陽極1の間に無
声放電が起る。この状態で直流高電圧を印加する
と主放電のグローが生じて放電励起部6が形成さ
れ、無声放電の予備電離を行なわない時に比べ
て、安定したグロー放電の状態で2〜3倍の電力
密度を投入することが出来る。
実験によれば、無声放電の電力は主放電(グロ
ー)の電力の約1/20でよい事が判かつている。
この様な電極構成において、誘電体電極9の電
流供給用の電極は鉄管9―1であるために無声放
電は電極面のすべてで生じる。放電が生じると熱
が発生するが、誘電体9―2は温度が100℃以上
になると急激に耐電圧が降下するために、温度は
これ以下に保たなければならない。陽極1と陰極
2に対向している部分の誘電体電極9は、毎秒数
十mと云う高速ガス流中に置かれているために、
無声放電によつて生じる熱は有効にガス流に持ち
去られて、冷却され、誘電体9―2の温度は数十
度までした上昇しない。しかし、誘電体電極9の
端部(ターミナル部の附近)は、レーザガス流が
滞留するために、そこの部分の放電により発生す
る熱はレーザガスによつて持ち去られない。従つ
て、この様な状態で、誘電体電極9を強制的に冷
却しないとすれば、誘電体電極9の端部の誘電体
9―2の温度が上昇し、耐電圧の低下により誘電
体9―2は破壊されてしまう。このため従来は、
第3図で示している様に誘電体電極9内に冷却水
を流す構造にする必要があり、誘電体に応力がか
かつたり、サージ電圧が印加されてしまつたりし
て、誘電体が破壊される事故が生じる事が考えら
れるので、その時の水もれを防止するため、機械
的強さを考慮して、第5図で示す様な鉄管にガラ
スライニング行なつた構造の誘電体電極が使用さ
れていた。
しかし鉄管のガラスライニングはガラス粉を鉄
管に焼き付ける方法により製作されるため、ガラ
スに残留応力が必ず存在し、焼きなまし時に、ガ
ラスと鉄の熱膨張率の差によつて、残留応力が発
生するため直径の小さな誘電体電極を作る事は困
難で、その最小直径は10〜15mmである。さらに製
作の工程が多いため高価である。
ところで、レーザ発振器の主放電のギヤツプ
長、すなわち陽極1と陰極2との距離は20mm〜50
mm程度であり、第3図で示している様に、誘電体
電極9がギヤツプ内に配置されると、ギヤツプの
長さの1/2〜1/5程度を誘電体電極9が占める事に
なる。よく知られている様にグロー放電が安定す
るためには、レーザガスが高速で、しかも整流で
流れている事が好ましく、この観点からは、誘電
体電極9はレーザガスの流れの乱れを発生する障
害物となつている。しかしながら従来、無声放電
を予備電離としたグロー放電励起方式が採用され
ているのは、レーザガスの乱れによる放電の不安
性よりも、無声放電の予備電離の効果の方が大と
なるために、結果的に、大きな放電密度が得られ
るためである。
従つて、誘電体電極を流路抵抗の少い形状、例
えば径を細くすればレーザガス流の乱れが少なく
なり、放電密度を上昇させ、レーザ発振器をコン
パクトにする事ができるが、前述の様に、従来の
鋼管にガラスライニングを施す構成のものでは、
ある程度以上小径にすることができなかつた。
この発明は、この様な従来の欠点を除去するた
めになされたもので、構造が簡単で、強制冷却の
必要も無い。誘電体電極を備えた横方向励起型気
体レーザ発振器を提供しようとするものである。
第6図はこの発明の一実施例の縦断面図、第7
図はその誘電体電極の縦断面図で、9―3はガラ
ス等の誘電体管、9―4は誘電体管、9―3の内
面に密着して設けられた金属の蒸着膜などの導電
部、9―5は高電圧給電線である。次に動作につ
いて説明する。導電部9―4は、陽極1、陰極2
に対向している部分のみ形成されているので無声
放電はこの部分しか生じない。この部分では無声
放電により熱が発生するが、レーザガス流が毎秒
数十mで流れているため、その熱はすべてガス流
により持ち去られ誘電体管9―3の温度は上昇し
ない。一方レーザガスの流れていない高電圧ター
ミナル12の附近や、他の一方の端部では、導電
部9―4は形成されていないため無声放電は生ぜ
ず、従つて熱も発生しないので誘電体管9―3の
温度は上昇しない。このため誘電体電極9を水冷
する必要は無くなり構造が簡単となる。
また誘電体管9―3として、例えばガラス管を
使い、その内面をメツキ等で導電部9―4を形成
させれば、非常に細い管でも自由に製作できるか
ら、直径5mm程度のものにすれば、レーザガスの
流れの乱れは極めて少なくなる。従つて、この誘
電体電極を適用すれば予備電離としての無声放電
の電力が、従来よりも、さらに少なくとも、グロ
ー放電(主放電)の放電密度を安定して高める事
ができる。無声放電の電力が少なくて済むと、誘
電体管9―3の温度上昇も少なくなり、この様な
相乗効果により、より信頼性が高まる事になる。
第8図はこの発明にかかる誘電体電極の他の実
施例の縦断面図で9―6は陽極1、陰極2に対向
する部分にのみ充填されたスチールウールなどの
繊維状の金属で、高圧給電線9―5に接続され無
声放電の電流を供給する導電部をする。
このようにすれば、ウール状の金属9―6を誘
電体管9―3内につめ込むだけと云う極めて簡単
な構成で給電部分が形成できるのが特徴である。
なお、この実施例で示したスチール・ウールは給
電用の役割をするものであるので、他に金属粒、
金網、などの導電性のものであれば何でもよい事
は容易に理解できよう。
第9図は、誘電体電極の他の実施例の縦断面図
で、9―7は例えばガラスビーズ,グラスウール
などを充填した絶縁物である。このようにウール
状の金属9―6の両端を絶縁物9―7で埋める
と、スチールウール9―6の電極端の電界が弱め
られて、端部からの端放電が防止されるため無声
放電を生じさせるための印加電圧が高くでき、従
つてグロー放電の放電密度もさらに上昇させるこ
とができる。また、高電圧給電線9―5が絶縁物
9―3で覆われるため給電線9―5の絶縁を同時
に施すことができる利点もある。
第10図は更に他の実施例の縦断面図で、9―
8は高圧給電線9―5を中心孔にとおした筒で、
例えばガラス管やセラミツク管である。このよう
な絶縁管9―8を用いると、誘電体管9―3の中
心に高圧給電線9―5を配置させることができる
ので、給電線の絶縁がより確実に、かつ中心軸出
しの手間もかからない特徴がある。
この発明はレーザガスの気流を挾み相対向する
ように配設されている陽極および陰極との間で無
声放電を生成する誘電体電極を備えたガスレーザ
発振器において、上記誘電体電極を、誘電体で形
成された管体と、この管体内の上記レーザガス気
流にさらされて冷却される部分のみに形成されて
いる導電部と、この導電部に当該管体外から管内
をとおして給電する高圧給電線とで構成されたも
のであることを特徴とするもので、誘電体電極を
流路抵抗の少い小径にできるので、発振器の小形
化、高出力化が図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の横方向励起型ガスレーザ装置の
縦断面図、第2図は第1図―線よりみた横断
面図、第3図は従来の誘電体電極を備えたガスレ
ーザ装置の縦断面図、第4図は第3図―線よ
りみた横断面図、第5図は従来の誘電体電極の断
面図、第6図はこの発明の一実施例の縦断面図、
第7図はこの発明に係る誘電体電極の縦断面図、
第8図,第9図,第10図はそれぞれこの発明に
係る誘電体電極の他の実施例の縦断面図である。 図において、1は陽極、2は陰極、5は高圧直
流電源、6は放電励起部、9は誘電体電極、9―
1は鉄管、9―2は誘電体管、9―3は誘電体
管、9―4は導電部、9―5は高圧給電線、9―
6はグラスウール、9―7は絶縁物、9―8は絶
縁筒、13は交流高圧電源である。なお、図中同
一符号はそれぞれ同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レーザガスの気流を挾み相対向するように配
    設されている陽極および陰極との間で無声放電を
    生成する誘電体電極を備えたガスレーザ発振器に
    おいて、上記誘電体電極を、誘電体で形成された
    管体と、この管体内の上記レーザガス気流にさら
    されて冷却される部分のみに形成されている導電
    部と、この導電部に当該管体外から管内をとおし
    て給電する高圧給電線とで構成されたものである
    ことを特徴とするガスレーザ発振器。 2 管体内に形成された導電部の両端を充填する
    粒状またはウール状の絶縁物を備えた特許請求の
    範囲第1項記載のガスレーザ発振器。 3 高圧給電線を通す絶縁管を備えた特許請求の
    範囲第1項または第2項記載のガスレーザ発振
    器。 4 導電部が金属の蒸着膜、粒状またはウール状
    の金属、もしくは金網である特許請求の範囲第1
    項ないし第3項のいずれかに記載のガスレーザ発
    振器。
JP14568181A 1981-09-16 1981-09-16 ガスレ−ザ発振器 Granted JPS5848486A (ja)

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JPS5848486A JPS5848486A (ja) 1983-03-22
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3428653C2 (de) * 1984-08-03 1994-06-01 Trumpf Gmbh & Co Quergeströmter CO¶2¶-Laser
JPS61168276A (ja) * 1985-01-21 1986-07-29 Mitsubishi Electric Corp 無声放電式ガスレ−ザ装置
JPS62124782A (ja) * 1985-11-25 1987-06-06 Mitsubishi Electric Corp 無声放電式ガスレ−ザ装置

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JPS5848486A (ja) 1983-03-22

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