JPS6337680A - ガスレ−ザ発振器 - 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） 本発明はガスレーザ発振器に関し、特に、ガスレーデ梵
ＷＲ為の放電領域におけるガス流を平滑化するためのガ
ス流平滑化装置に関する。

（従来の技術） レーザ加■機等に使用されるレーザ発振器として、例え
ば高速軸流型ガスレーザ発振器が知られている。このガ
スシー１１発振器は、伯の方式のものと比較して■小型
化が容易である、■シングルモードの出力での精密な切
断に対応でさる等、の・特徴をもつため、特に板金加工
等に於て広く１重用されている。

しかしながら、この軸流型ガスレーザ発振器を含むガス
レーザ発振器に於ては、レーザ媒質であるガス流が、光
学空洞を構成する放電領域内で峠々に変動するため、出
力ビームが安定しないことがある、という問題があった
。

［発明の目的］ この発明の目的は、前記問題点を解決することであり、
ガスレーザ発振器の放電領域内におけるガス流の流れが
大へん安定なガスレーザ発掘器を提供することである。

この発明の他の目的は、前記放電領域内におけるガス流
のインピーダンスが極めて安定しているがスレーザ発揚
器を提供することである。

この発明の他の目的は、前記放電ｍｂｌＬに複数対のア
ノード・カソード電極を設けた場合に、相互に対応しな
いアノード・カソード間で、好ましくないり［１ス放電
が発生する恐れがないガスレーザ発振器を提供すること
である。

この発明の他の目的は、前記ガス流のインピーダンスが
安定しているため、放電による注入電力を上昇させるこ
とができるガスレーザ発１ｔ！器を提供することである
。

この発明の他の目的は、前記注入電力を上昇さＵること
ができるため、高出力ビームを容易に出力することがで
きるガスレーザ発掘器を提供することである。

［発明のａｌｔ要］ この発明のガスレーザ発掘器は、前記目的を達成する！
こめ、ガスレーザ発掘器の放電領域へのガス流導入部に
ガス流平滑化装置を設けた。

この発明のガスレーザ発ｉ器にあっては、ガス流導入部
においてガス流が平滑化されるので、ＩＪり電領域にお
いてガスインピーダンスが著しく安定化し、高出力・高
品質のレーザビームが容易に出力される。

［実施例］ 第１図および第２図を参照するに、従来例及び本発明の
一実施例に係る軸流型ガスレーザ発振器１は、概略的に
は全体を支持する支持架台３と、該支持架台３上に着脱
可能に支持されたレーザ発娠部のディスチャージユニッ
ト５と、該ディスチャージユニット５を被っているカバ
ー７等から構成されている。

上記支持架台３は、複数本の角パイプ材を長方形状に枠
組してなり、この支持架台３の左右両側部側にサイドプ
レート９Ａ、９Ｂが立設されている。

カバー７はディスチャージユニット５の上部および前後
部を被うようにサイドプレート９Ａ、９Ｂに取付けられ
ている。

第１図および第２図により明らかなように、前記ディス
チＶ−シュニット５内のレーザ発撮部から環流されるＨ
ｅ、Ｎ２　、ＣＯ２の混合気体よりなるレーザ気体を冷
却するために、前記支持架台３の右側に立設されたサイ
ドプレート９Ｂ側内に比較的大きな主熱交換器１１が設
けられている。

この主熱交換器１１は、冷］ｊＪ水等の冷媒を流入する
屈曲管を備えると共に多数の冷却フィン等を備えてなる
ものである。

前記ディスチャージユニット５は、励起光の共成、増幅
を行なうための同一軸上の左右方向に延伸した左右の放
電管１３と、該８放電管１３へのレーザ気体の流量等を
ｉｉＪ　Ｗするフローコントロー一ルユニット１５と左
右の放電管１３を連結せしめているマユ−ホールドブロ
ック１フ等とを一体化したものである。前記左右のレー
ザ管１３の両端部にフローコントロールユニット１５が
連結されており、各フローコントロールユニット１５は
、支持架台３上でサイドプレート９Ａ、９Ｂの内方に立
設された支持プレート１９Ａ、１９［３に膜状ブラケッ
ト２１を介して着脱可能に装着して接続されている。

上記支持プレート１９Ａ、１９Ｂはレーザ管１３の延長
方向に対して直交する前後方向に延長しており、各支持
プレート１９△、１９Ｂは複数本のタイロッド２３によ
って一体的に連結しである。

前記レーザ管１３内ヘレーザ気体を供給し、かつレーザ
管１３内の放電によって加熱されたレーザ気体を冷却す
るために、レーザ管１３は前記主熱交換器１１に接続し
である。

主熱交換器１１内の冷却されたレーザ気体を吸引してレ
ーザ管へ供給する例えばブ［ｌワー等の気体循環駆動装
置（図示省略）は、前記主熱交換器１１と適宜に接続し
て備えられているものである。

主熱交換器１１にはレーザ管１３と平行に並設した２本
の連通管２５Ａ、２５Ｂが水平に連結され、一方の連結
管２５Ａは支持プレート１９Ａ。

１９１３に支承された各フローコントロールユニット１
５に円筒形状の継手部材２７Ａ、２７Ｂを介して連結し
である。他方の連結管２５Ｂはマニホールドブロック１
７に連結しである。

各連結管２５Ａ、２５Ｂは支持架台３上に立設した複数
個の支持ブロック２９で支持されている。

前記主熱交換器１１によって冷却されたレーザ気体は、
第２図に示すように、矢印の如く連結管２５Ａおよび円
筒形状の継手部Ｕ２７Ａ、２７Ｂを経て左右のフローコ
ントロールユニット１５に人々供給される。左右の７１
コーコントＯ−ルユニット１５に供給されたレーザ気体
は、矢印の如く左右に配置されたレーザ管１３にそれぞ
れ流入される。

左右に配置されたレーザ管１３の複数個所には流入され
たレーザ気体中に放電を生じせしめるために、後述する
陽極と陰極が配１．グしである。各レーザ管１３内のレ
ーデ気体を冷却するために、左右のレーザ管１３内のレ
ーザ気体はマニホールドブロック１７に合流される。該
マニホールドブロック１７で合流されたレーザ気体は他
方の連通管２５Ｂを経て、主熱交換器１１に還流されて
再度主熱交換器１１で冷却される。以後同様の要領でレ
ーザ気体は繰返し循環されるのである。レーザ発振器１
内の連通管２５Ａ側には、前記カバー７によって旧われ
たシ発振器発撮器１内を冷月１するために１７冷部用フ
ァン付熱交換器３１が設けられでいる。

また、前記ｔｌｉ電管１３から射出された射出光を反射
するために、前記支持プレート１９Ａ、１９Ｂには、そ
れぞれ出力ミラー及びリアミラー（図示せず）が支持さ
れている。

ところで、従来、前記フローコントロールユニット１５
及び継手部材２７Ａ、Ｂ内には、例えば第３図に示す、
アノードビン３３及びノズル３５が設けられていた。こ
こにノズル３５は、継手部材２７Ａ、Ｂに対して図にお
いて上下方向へ少し移動可能に取りつけられていた。そ
して前記ノズル３５を、図示しない駆動手段で、図にお
いて上下方向へ移動させることにより、前記放電管へ流
入づるガス流量を所望ψに調整するようにしていた。

ところが、この構成のフローコントロールユニット管に
おいては、ガス流の流入個所でガス流が直角に曲げられ
るため非一様流が発生する、という問題があった。また
、前記ノズル３５により乱流が発生する、という問題が
あった。

前記ノロ−コントロールユニット１５等の他の従来構成
として、該ユニット内に第４図に示す如きアノードリン
ク３７及び前記放電管に活動可能に嵌合したフローコン
トロールバルブ３９を設けたものがあった。

この従来構成においては、ガス流導入時に前記の如き乱
流発生の恐れはないが、ノズルの開口面積が大きいため
、ガス導入部手前で発生した乱流がそのＪ、ま放電部へ
尋人され、結果的に該放電部のガス流の流れを不安定化
させる、という問題があった。

而して、前記第４図、第５図に示す従来例に係るフロー
コントロールユニット等から導入されたガス流の不安定
は、前記ガス流のインピーダンスの不安定化を１１１き
、ひいては、放電管内に複数対設けられたアノード・カ
ソード間のクロス放電等の不具合を発生させることとな
っていた。

このクロス放電を第５図を参照しながら説明すると、軸
流型ガスレーザ発振器においては、放電管が長尺とされ
ているため、該放電管内に複数対のアノード・カソード
対ＡＩ　−Ｃ＋　、△２−０２を直列に配置するのが一
般である。そして、例えばこのカソード端子に、バラス
１−　Ｋ抗Ｒ＋　、Ｒ２を介して高電圧電源ＨＶが接続
される。

この構成において、放電管中のガス流が平滑化されガス
流のインピーダンスが放電管内で一定とされている場合
には、それぞれ対応するアノード・カソードＡ＋−Ｃ＋
間及びＡ２−Ｃ２間のみで放電が行われ安定した出力の
レーザビームが出力される。なお注入電力を増大させて
もこの状態が保持される。ところが、前記ガス流に乱れ
が発生し、ガス流のインピーダンスに不安定が発生した
場合には、例えばカソードＣ１−アノードＡ２間のガス
インピーダンスが著しく低下し、該カソードＣ１−アノ
ードＡ２間に放７１が生じてしまう。

この危険は大きな電力をガス流中に注入した場合に著し
い。これをクロス放電という。このクロス放電が発生す
ると、カソードＣ１−アノードＡ２間のガスインピーダ
ンスが上昇し、該電穫間の放電電圧が維持電圧以上とな
り、放電が停＋Ｌ　Ｌ、、出力ビームが不安定となる。

したがって、放電管中のガス流を平滑化する技術が従来
から強く望まれていたのである。

そこで、第６図を参照しながら本発明の一実施例に係る
ガスレーザ発ＩＥＩＷのフＯ−］ントＯ−ルユニット１
５を詳細に説明する。

前述したように、連通管２５Ａ内のレーザ気体は、円筒
形状の継手部材２７Ａを介してフローコントロールユニ
ット１５内に矢印の如く供給される。フローコントロー
ルユニット１５内には、セラミック製の円筒形状のフロ
ーコントロールバルブ３９とアノードリング４１が、放
電管１３の軸方向に対向して設けられている。そして、
このフロー」ントＵ−ルバルブ３９とアノードリンク４
１の対向部分の外周に、網目を有した円筒状金属から成
るガス流平滑装置４３が取り付けられている。また、前
記放電管１３が、前記フローコント上１−ルバルブ３９
のほぼ中央部内まで嵌入されている。

前記フローコントロールバルブ３９は、図示しない駆動
手段で、前記放電管の軸方向に少し移動できるようにさ
れている。従って、このフローコントロールバルブ３９
を図において、右方に移動した場合には、該フローコン
トロールバルブ３９とアノードリンク４１との間に１′
異状の隙間４５が形成され、この環状の隙間４５から放
電管内へ適宜恐のレーザ気体が矢印の如く吹き出すこと
となる。

フローコントロールユニット１５内にあって、前記フロ
ーコントロールバルブ３９は、フローコントロールユニ
ット１５のほぼ中央部に形成された支持部に適宜に装＠
されており、この支持部の両側には、連結管２５△に適
宜に接続した気体室４７が形成されている。上記気体室
４７内において、フローコントロールバルブ３９とアノ
ードリング４１は対向して配置されている。したがって
、レーザ気体は、連通管２５△、円筒形状の継手部Ｕ２
７Ａを経【気体室４７に供給される。

前記気体室４７に供給されたレーザ気体は、前記ガス流
平滑部材４３の網目を介して、フローコントロールバル
ブ３７と７ノードリング４１との闇に形成された適宜の
開口度の隙間４５の全周からｔＩｌ電管１３内部へ均一
に流出される。

次に、前記ガス流平滑化装置４３の作用について詳細に
説明すると、前記第１気体室４７から放電管１３内部へ
導入されるガス流は、該平滑化装置４３の網目を通って
隙間４５へ導かれる。従って、侵入の際、乱流を発生さ
ぜることがない。また、継手部材２７Δ、Ｂ、第１気体
室４７等で発生じた乱れら該平滑化装置４３で平滑化さ
れるため放電管１３内へ導入されることがない。よって
、放電管１３内にＪ３いては乱れのない大へんなめらか
なガス流が実現することとなる。

又、ガスインピーダンスに変動が生じないから、前記り
１］ス放電等が発生するおそれはなく、大電力法人が可
能となり高出力のレーザビームの出力が可能となる。

４ｒお、この発明は上記実ｒＡ例に限定されるものでは
なく、適宜の設訓的変更を行うことにより、他の態様で
も実施し得るものである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のガスレーザ発県器によれ
ば、放電領域のガス流導入部においてガス流を効果的に
平滑化し、放電領域におけるガスインピーダンスを著し
く安定化したため、高出力・高品質のレーザビームを容
易に出力することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、従来例及び本発明の一実ＩＪ！！！門に係る
ガスレーザ発振器の正面図、 第２図は、前記ガスレーｌｆ発！Ｊｊｔ器の平面図、第
３図、第４図は、従来のガスレーザ発振器のガス流導入
部の説明図、 第５図は、従来例及び本発明の一実施例に係るガスレー
デ発Ｆｊｉ器の放電部に、１３けるアノード・カソード
電極の配置及び電源回路等の説明図、第６図は、本発明
の一実施例の係るガスレーザ発振器のフ［］−コントロ
ールユニットの断面説明図である。 １３・・・放電管 １５・・・フローコントロールユニット３９・・・フロ
ーコント［１−ルバルブ４１・・・アノードリング ４３・・・ガス流平滑化装置 ４５・・・隙間 ４７・・・気体室 代理人　弁理士　　三　好　保　男 第３図 ｗｃＳ図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスレーザ発振器の放電領域へのガス流導入部に
   、ガス流平滑手段を設けたことを特徴とするガスレーザ
   発振器。
2. （２）前記ガス流平滑手段は、前記放電領域へのガス導
   入口に設けられた網状部材から成ることを特徴とする特
   許請求の第１項に記載のガスレーザ発振器。
3. （３）軸流型ガスレーザ発振器の放電管の長手方向の少
   くとも一個所に、該放電管〜周囲に沿ってガス導入口を
   設けるとともに、このガス導入口にガス流平滑手段を設
   けた軸流型ガスレーザ発振器。
4. （４）前記ガス流平滑化手段は、周壁に多数の網目部を
   有した円筒状部材から成り、当該網目部が前記ガス流導
   入口をおおうように前記放電管に嵌合的に取り付けられ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
   ガスレーザ発振器。
5. （５）前記円筒状部材は金属から出来ていることを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の軸流型ガスレーザ
   発振器。