JP2517865B2 - Gas laser device - Google Patents
Gas laser deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光軸に垂直な断面内で
一様な強度分布を有するレーザ光を生成するガスレーザ
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas laser device for producing laser light having a uniform intensity distribution in a cross section perpendicular to the optical axis.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のガスレーザ装置として
は、図４の概略構成図に示すものが知られている。図４
において、１は高エネルギーの粒子ビーム源、２はレー
ザガス容器、３はレーザ光軸、４は高エネルギー粒子ビ
ーム、５は出力レーザ光断面、６は強励起領域、７はレ
ーザガスである。2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of gas laser device, the one shown in the schematic configuration diagram of FIG. 4 has been known. FIG.
In FIG. 1, 1 is a high energy particle beam source , 2 is a laser gas container, 3 is a laser optical axis, 4 is a high energy particle beam, 5 is an output laser beam cross section, 6 is a strong excitation region, and 7 is a laser gas.
【０００３】また、図５は、図４の粒子ビーム源１とし
て、例えば、電子ビーム源の具体的な構成を示す拡大断
面図、図６は、図５のカソード電極の形状を示す斜視図
である。これらの図において、図４と同一符号は同一部
分を示し、１１は高電圧パルス導入部、１２は前記高電
圧パルス導入部１１に支えられたカソード電極で、金属
導体からなる直線状で長尺状に形成したものが使用され
ている。１３は前記カソード電極１２の表面の電子放出
領域であり、その表面には、例えば、鋸歯状の金属板を
多数並べて電子を放出させ、カソード・アノード間で加
速することにより高エネルギー電子ビーム１４を発生す
る。１５は金属箔膜からなるアノード電極、１６は真空
部、１７は真空容器である。なお、図４において、粒子
ビーム源１は、図５のカソード電極１２の形状を代表し
て図示してある。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a specific structure of an electron beam source as the particle beam source 1 of FIG. 4, and FIG. 6 is a perspective view showing the shape of the cathode electrode of FIG. is there. In these figures, the same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same parts, 11 is a high voltage pulse introducing portion, 12 is a cathode electrode supported by the high voltage pulse introducing portion 11, and is a linear long metal conductor. What is formed into a shape is used. Reference numeral 13 denotes an electron emission region on the surface of the cathode electrode 12. For example, a large number of sawtooth metal plates are arranged on the surface to emit electrons, and the high energy electron beam 14 is emitted by accelerating between the cathode and the anode. appear. Reference numeral 15 is an anode electrode made of a metal foil film, 16 is a vacuum portion, and 17 is a vacuum container. In FIG. 4, the particles
The beam source 1 is shown as a representative of the shape of the cathode electrode 12 in FIG.
【０００４】このように、レーザガス容器２の外側面で
ある円柱面に複数の粒子ビーム源１を設置し、多方向か
らレーザガス７中に高エネルギー粒子ビーム４を打ち込
み、レーザガス７を励起している。そのため、単一の粒
子ビーム源１による一方向励起の場合よりもレーザガス
励起の一様性を高める利点を有していた。As described above, the plurality of particle beam sources 1 are installed on the cylindrical surface which is the outer surface of the laser gas container 2, and the high energy particle beam 4 is injected into the laser gas 7 from multiple directions to excite the laser gas 7. . Therefore, a single grain
This has the advantage of increasing the uniformity of laser gas excitation over the case of unidirectional excitation by the child beam source 1.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のガスレーザ装置においては、図４に示すように粒子
ビーム源１をレーザ光軸３に平行に配置していたため、
出力レーザ光断面５内において、粒子ビーム源１近傍の
強励起領域６に象徴される励起の不均一性が、出力光強
度分布の非一様性として現れていた。そのため、出力レ
ーザ光断面５内では、その円周方向に一様な強度分布を
持つレーザ光が得られないという重大な問題点があっ
た。[SUMMARY OF THE INVENTION However, in the above-mentioned conventional gas laser device, the particle as shown in FIG. 4
Since the beam source 1 is arranged parallel to the laser optical axis 3,
In the output laser beam cross section 5, the nonuniformity of the excitation symbolized by the strong excitation region 6 near the particle beam source 1 appeared as the nonuniformity of the output light intensity distribution. Therefore, there is a serious problem that laser light having a uniform intensity distribution in the circumferential direction cannot be obtained within the output laser light cross section 5.
【０００６】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、出力レーザ光断面内で円周方向
に一様な強度分布を有するレーザ光を得ることを目的と
する。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a laser beam having a uniform intensity distribution in the circumferential direction in the cross section of an output laser beam.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザガスが
密封されたレーザガス容器の外側面に、レーザガス容器
の中のレーザガスと独立に設置する単一又は複数の粒子
ビーム源の一部または全部をレーザ光軸を中心軸とする
環状または螺旋状に配置するものである。ただしレーザ
ガスと独立な粒子ビーム源とは、粒子の発生、加速、及
び速度の方向決定に必要な構成要素の全てがレーザガス
の領域外にあり、かつ該ビーム源でのビーム生成におい
てビーム構成粒子の個数、加速エネルギー、速度の方向
はレーザガス圧力及びその組成に無関係であるものをい
う。高エネルギー粒子ビームのレーザガスへの打ち込み
以降、すなわちビーム粒子のガス分子との連鎖的衝突に
よるガスの励起開始以降、ガス内部において粒子ビーム
の加速、増幅は行わない。 According to the present invention, a laser gas is used.
The outer surface of the sealed laser gas container, the laser gas container
Part or all of the single or plural particle beam sources installed independently of the laser gas in FIG. 1 are arranged in an annular or spiral shape with the laser optical axis as the central axis. However laser
A gas-independent particle beam source is used to generate, accelerate, and
Laser gas is all the components needed to
Outside the region of the
Beam number of particles, acceleration energy, direction of velocity
Is independent of the laser gas pressure and its composition.
U. Implanting high energy particle beam into laser gas
After that, that is, in chain collisions of beam particles with gas molecules
Particle beam inside the gas since the start of the gas excitation by
Is not accelerated or amplified.
【０００８】[0008]
【作用】本発明によれば、レーザ光軸を中心軸とする環
状または螺旋状に配置した粒子ビーム源から粒子ビーム
をレーザガス中に打ち込む。そのため、レーザガス中の
局所的な蓄積パワー量をレーザ光軸方向に積分した量
は、出力レーザ光断面内の円周方向においてその位置に
無関係に一定となる。According to the present invention, the particle beam is injected into the laser gas from the particle beam source arranged in an annular or spiral shape with the laser optical axis as the central axis. Therefore, the integrated amount of the locally accumulated power in the laser gas in the laser optical axis direction becomes constant in the circumferential direction in the cross section of the output laser light regardless of its position.
【０００９】したがって、本装置によるレーザ光の増幅
において、利得長積がレーザ光断面内で円周方向の位置
に無関係となり、増幅されたレーザ光の断面内強度分布
も円周方向において一様となる。Therefore, in the amplification of the laser light by this apparatus, the gain length product becomes independent of the position in the circumferential direction in the laser light cross section, and the intensity distribution in the cross section of the amplified laser light becomes uniform in the circumferential direction. Become.
【００１０】[0010]
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す概略構成図
で、図４と同一符号は同一部分を示す。図１において
は、２個の円環状粒子ビーム源１をレーザガス容器２の
外側面にレーザ光軸３を中心軸とするように配置した例
を示すもので、レーザ光軸３に垂直な任意の断面内での
局所的蓄積パワー量は円周方向の位置によらず、レーザ
光軸３方向に積分して得られる利得長積も断面内の任意
の点で円周方向の位置に依存しない。結果として出力レ
ーザ光断面５内において円周方向の強度分布は、その位
置に無関係に一様となる。なお、粒子ビーム源１は２個
に限定されないことは云うまでもない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 4 indicate the same parts. FIG. 1 shows an example in which two annular particle beam sources 1 are arranged on the outer surface of the laser gas container 2 with the laser optical axis 3 as the central axis. The locally accumulated power amount in the cross section does not depend on the position in the circumferential direction, and the gain length product obtained by integrating in the laser optical axis 3 direction does not depend on the position in the circumferential direction at any point in the cross section. As a result, the intensity distribution in the circumferential direction in the output laser beam cross section 5 becomes uniform regardless of its position. Needless to say, the number of particle beam sources 1 is not limited to two.
【００１１】図２は本発明の他の実施例を示す概略構成
図で、図１と同一符号は同一部分を示し、６個の粒子ビ
ーム源１をレーザガス容器２の外側面にレーザ光軸３を
中心軸とする螺旋状に配置した例を示す。この配置で
は、増幅器内部においてレーザ光軸３に垂直な断面内で
は局所的蓄積パワー量は円周方向において変化するが、
その光軸方向の積分量は図１の場合と同様に、出力レー
ザ光断面５内の円周方向の位置に無関係になる。したが
って、出力レーザ光断面５内の任意の場所における利得
長積の円周方向の分布、すなわち出力レーザ光断面５内
の円周方向の強度分布は、その位置に無関係に一様とな
る。[0011] Figure 2 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 1 designate the same parts, six particles bi
An example in which the laser source 1 is spirally arranged with the laser optical axis 3 as the central axis on the outer surface of the laser gas container 2 is shown. In this arrangement, the locally accumulated power amount changes in the circumferential direction in the cross section perpendicular to the laser optical axis 3 inside the amplifier,
The integrated amount in the optical axis direction becomes irrelevant to the position in the circumferential direction within the output laser beam cross section 5, as in the case of FIG. Therefore, the distribution of the gain-length product in the circumferential direction at any place in the output laser beam cross section 5, that is, the intensity distribution in the circumferential direction in the output laser beam cross section 5, becomes uniform regardless of the position.
【００１２】図３は本発明のさらに他の実施例を示す概
略構成図で、図１と同一符号は同一部分を示し、粒子ビ
ーム源１のカソード電極１２を短尺状に形成し、レーザ
ガス容器２の外側面にレーザ光軸３を中心とする円周方
向に所定の間隔をあけて環状にするとともに、各列のカ
ソード電極１２の間隔の部分がレーザ光軸３方向に見て
互いに重ならないようにして配置した例を示すもので、
その作用は図１または図２のものと同一である。[0012] Figure 3 is a schematic diagram showing still another embodiment of the present invention, FIG. 1 designate the same parts, particles bi
The cathode electrode 12 of the laser source 1 is formed in a short shape, and the outer surface of the laser gas container 2 is annularly formed at predetermined intervals in the circumferential direction around the laser optical axis 3, and the cathode electrodes of each row are formed. An example is shown in which the 12 intervals are arranged so as not to overlap each other when viewed in the laser optical axis 3 direction.
The operation is the same as that of FIG. 1 or 2.
【００１３】なお、粒子ビーム源１のカソード電極１２
は、必ずしも曲線状に形成する必要はなく、図６に示す
ように、直線状に形成したものを配置してもよい。この
ため、図２に示すように、レーザ光軸３に対して螺旋状
に傾けて配置する場合には、曲線状のものに代えて直線
状で長尺状に形成したものを使用してもよく、また、図
３に示すように、曲線状で短尺状のものを環状に配置し
た場合においても曲線状のものに代えて直線状で短尺状
に形成したものを同様に配置してよく、いずれの場合に
おいても所要の目的を達成することができる。なお、粒
子ビーム源１としては電子ビーム源のみでなく、他の粒
子のものを採用できることは云うまでもない。The cathode electrode 12 of the particle beam source 1
Need not necessarily be formed in a curved shape, but may be formed in a linear shape as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 2, in the case of arranging it in a spiral inclining with respect to the laser optical axis 3, instead of a curved shape, a linearly elongated shape may be used. Also, as shown in FIG. 3, even when the curved and short ones are arranged in an annular shape, instead of the curved ones, linear and short ones may be similarly arranged. In any case, the required purpose can be achieved. In addition, grain
It goes without saying that not only the electron beam source but also other particles can be adopted as the child beam source 1.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、粒子ビ
ーム源をレーザガスが密封された大容積レーザガス容器
の外側面にレーザガスと独立に、かつレーザ光軸を中心
軸とする環状または螺線状に設けたので、従来不可能で
あった出力レーザ光断面内において円周方向に一様な強
度分布を持つ大口径レーザ光が得られる。レーザ光断面
内の半径方向での強度分布の一様性は、粒子ビームエネ
ルギーとレーザガス圧力との適正な選択を行う既存の励
起技術で確保できる。As described above, according to the present invention, the particle size
The laser source was provided on the outer surface of the large-volume laser gas container in which the laser gas was sealed , independently of the laser gas, and in an annular or spiral shape with the laser optical axis as the central axis. A large-diameter laser beam having a uniform intensity distribution in the circumferential direction in the cross section can be obtained. The uniformity of the intensity distribution in the radial direction within the laser beam cross section can be ensured by the existing excitation technology that appropriately selects the particle beam energy and the laser gas pressure.
【００１５】また、ガスレーザ装置をさらに大口径化，
大出力化する場合においても、本発明と従来の励起方法
とを併用することにより、原理的に大口径レーザにおけ
る強度分布の不均一性の問題から開放されるので、一様
な断面内強度分布を有する大口径大出力レーザ光を生成
する理想的なガスレーザ装置が実現できる。Further, the diameter of the gas laser device is further increased,
Even in the case of increasing the output, by using the present invention and the conventional excitation method together, the problem of nonuniformity of the intensity distribution in a large-diameter laser can be theoretically released, so that the uniform intensity distribution in the cross section can be obtained. It is possible to realize an ideal gas laser device that generates a large-diameter, large-output laser beam having
【００１６】出力レーザ光断面において強度分布が平滑
化され、平均的な強度から著しく逸脱するような高強度
の領域が消滅するので、大出力レーザ光の使用にも関わ
らず、ビーム伝播系におけるミラー等光学部品の損傷防
止等の利点があり、大口径大出力ガスレーザ装置の産業
界での応用範囲が急速に拡大する効果がある。Since the intensity distribution is smoothed in the cross section of the output laser beam and the high intensity region which largely deviates from the average intensity disappears, the mirror in the beam propagation system is used despite the use of the high output laser beam. There are advantages such as prevention of damage to optical components, and the effect of rapidly expanding the application range of large-diameter large-output gas laser devices in the industrial world.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the present invention.
【図３】本発明のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図４】従来のガスレーザ装置の一例を示す概略構成図
である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional gas laser device.
【図５】図４の粒子ビーム源の具体的な構成例を示す拡
大断面図である。5 is an enlarged cross-sectional view showing a specific configuration example of the particle beam source shown in FIG.
【図６】図５のカソード電極の形状を示す斜視図であ
る。6 is a perspective view showing the shape of the cathode electrode of FIG.
１ 粒子ビーム源 ２ レーザガス容器 ３ レーザ光軸 ４ 高エネルギー粒子ビーム ５ 出力レーザ光断面 ７ レーザガス1 Particle Beam Source 2 Laser Gas Container 3 Laser Optical Axis 4 High Energy Particle Beam 5 Output Laser Light Cross Section 7 Laser Gas
Claims (1)
りレーザガスを励起するガスレーザ装置において、粒子
ビーム源をレーザガスが密封されたレーザガス容器の外
側面にレーザガスと独立に、かつレーザ光軸を中心軸と
する環状または螺旋状に配置したことを特徴とするガス
レーザ装置。In driving the gas laser apparatus for exciting a laser gas by a 1. A high-energy particle beam, the particles
A gas laser device characterized in that the beam source is arranged on the outer surface of a laser gas container in which the laser gas is sealed , independently of the laser gas, and in an annular or spiral shape with the laser optical axis as the central axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142182A JP2517865B2 (en) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142182A JP2517865B2 (en) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Gas laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05315685A JPH05315685A (en) | 1993-11-26 |
| JP2517865B2 true JP2517865B2 (en) | 1996-07-24 |
Family
ID=15309289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4142182A Expired - Lifetime JP2517865B2 (en) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | Gas laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517865B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8614541D0 (en) * | 1986-06-14 | 1986-07-23 | English Electric Valve Co Ltd | Electron beam apparatus |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP4142182A patent/JP2517865B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05315685A (en) | 1993-11-26 |
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|---|---|---|---|
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