JP2598009B2 - 金属蒸気レーザ発振管 - Google Patents
金属蒸気レーザ発振管Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/031—Metal vapour lasers, e.g. metal vapour generation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、金属蒸気レーザ発振管に関する。
（従来の技術） 従来の金属蒸気レーザ発振管を第３図に示す。図中符
号１は放電管を構成する断熱性にすぐれたセラミックス
製内管であり、その内部は放電室２を成している。この
放電室２にはガス供給系３からHe,Ne等の放電用バッフ
ァガスが供給されると共にロータリーポンプ４により、
排気される。また、放電室２の両端にはそれぞれ陽極５
と陰極６が設置されている。この陽極５と陰極６間に設
けられたパルス高電圧電源７からのパルス二極放電によ
り、プラズマが発生する。このパルス二極放電は、パル
ス高電圧電源７から印加される電圧が数kV〜10数kV、繰
返し周波数が数kHz〜10数kHzの高電圧パルスからなる。
セラミックス製内管１内には金属粒子８が配置されてお
り、この金属粒子８が放電プラズマと接触することによ
り、セラミックス製内管１が極めて高温状態に加熱され
る。そして、この金属粒子８が蒸発することにより、レ
ーザ媒質となる金属蒸気が生成される。また、この金属
蒸気はセラミックス製内管１内に1014〜1015n/cm3の密
度で一様に分布しており、放電プラズマ中の自由電子に
より、励起されることによって、その金属特有の波長の
光を発光する。この光は、ブリュースタ窓９を通して、
セラミックス製内管１の両端に置かれた出力ミラー10と
全反射ミラー11とから構成される光共振器によって増幅
された後、出力ミラー10側よりレーザ光となって出力さ
れる。また、セラミックス製内管１は両端側において、
周方向に巻装されたＯリング12、ベローズ13を介して、
上記セラミックス製内管１と同心状に配設された外管14
に支持されている。また、上記Ｏリング12はセラミック
ス製内管１と接しているために高温となるので、Ｏリン
グ12の外周部には、冷却水路15が設けられている。この
冷却水路15には、冷却水を供給するための導入管16およ
び冷却水を外部に排出する排出管17が設けられている。
さらに、外管14とセラミックス製内管１との間はロータ
リポンプ18により排気され、真空断熱室19を成してい
る。また、セラミックス製内管１の外周には、セラミッ
クス製内管１の内部を高温に保持するため、断熱材20が
巻装されている。一方、外管14の途中には陽極５側と陰
極６側とを電気的に分離するための絶縁管21が設けられ
ている。セラミックス製内管１は、1500℃程度にまで昇
温するため熱により、線膨張を起こす。ベローズ13はセ
ラミックス製内管１の管軸方向の動きに自由度を持たせ
て、この線膨張を吸収するためのものである。
号１は放電管を構成する断熱性にすぐれたセラミックス
製内管であり、その内部は放電室２を成している。この
放電室２にはガス供給系３からHe,Ne等の放電用バッフ
ァガスが供給されると共にロータリーポンプ４により、
排気される。また、放電室２の両端にはそれぞれ陽極５
と陰極６が設置されている。この陽極５と陰極６間に設
けられたパルス高電圧電源７からのパルス二極放電によ
り、プラズマが発生する。このパルス二極放電は、パル
ス高電圧電源７から印加される電圧が数kV〜10数kV、繰
返し周波数が数kHz〜10数kHzの高電圧パルスからなる。
セラミックス製内管１内には金属粒子８が配置されてお
り、この金属粒子８が放電プラズマと接触することによ
り、セラミックス製内管１が極めて高温状態に加熱され
る。そして、この金属粒子８が蒸発することにより、レ
ーザ媒質となる金属蒸気が生成される。また、この金属
蒸気はセラミックス製内管１内に1014〜1015n/cm3の密
度で一様に分布しており、放電プラズマ中の自由電子に
より、励起されることによって、その金属特有の波長の
光を発光する。この光は、ブリュースタ窓９を通して、
セラミックス製内管１の両端に置かれた出力ミラー10と
全反射ミラー11とから構成される光共振器によって増幅
された後、出力ミラー10側よりレーザ光となって出力さ
れる。また、セラミックス製内管１は両端側において、
周方向に巻装されたＯリング12、ベローズ13を介して、
上記セラミックス製内管１と同心状に配設された外管14
に支持されている。また、上記Ｏリング12はセラミック
ス製内管１と接しているために高温となるので、Ｏリン
グ12の外周部には、冷却水路15が設けられている。この
冷却水路15には、冷却水を供給するための導入管16およ
び冷却水を外部に排出する排出管17が設けられている。
さらに、外管14とセラミックス製内管１との間はロータ
リポンプ18により排気され、真空断熱室19を成してい
る。また、セラミックス製内管１の外周には、セラミッ
クス製内管１の内部を高温に保持するため、断熱材20が
巻装されている。一方、外管14の途中には陽極５側と陰
極６側とを電気的に分離するための絶縁管21が設けられ
ている。セラミックス製内管１は、1500℃程度にまで昇
温するため熱により、線膨張を起こす。ベローズ13はセ
ラミックス製内管１の管軸方向の動きに自由度を持たせ
て、この線膨張を吸収するためのものである。
しかして、放電室の両端に設けられた陽極と陰極の間
にプラズマが発生すると、セラミックス製内管内に配設
された金属粒子が放電プラズマと接触することにより、
セラミックス製内管が極めて高温状態に加熱される。
にプラズマが発生すると、セラミックス製内管内に配設
された金属粒子が放電プラズマと接触することにより、
セラミックス製内管が極めて高温状態に加熱される。
（発明が解決しようとする問題点） ところが、セラミックス製内管内の両端近傍では、断
熱材が巻装されておらず、さらに、中央部の熱がセラミ
ックス製内管を伝わって両端に逃げてしまうために、第
４図に示すように、両端部で温度が低くなってしまう。
このため、放電に寄与する有効な高温領域が狭くなって
しまい、効率のよい出力を得ることができない。この有
効な高温領域を広くとるために、断熱材を厚くすること
等が考えられるが、中央部の温度が高くなりすぎてしま
い、必要なレーザ波長を得ることができない。また、断
熱材をセラミックス製内管の両端まで巻装すること等が
考えられるが、両端には、ベローズが配置されているの
で、構造上この方法は不可能である。
熱材が巻装されておらず、さらに、中央部の熱がセラミ
ックス製内管を伝わって両端に逃げてしまうために、第
４図に示すように、両端部で温度が低くなってしまう。
このため、放電に寄与する有効な高温領域が狭くなって
しまい、効率のよい出力を得ることができない。この有
効な高温領域を広くとるために、断熱材を厚くすること
等が考えられるが、中央部の温度が高くなりすぎてしま
い、必要なレーザ波長を得ることができない。また、断
熱材をセラミックス製内管の両端まで巻装すること等が
考えられるが、両端には、ベローズが配置されているの
で、構造上この方法は不可能である。
本発明は、上記のような欠点に鑑みてなされたもので
あり、セラミックス製内管内に有効な高温領域を広くと
り、効率のよい出力を得ることができる金属蒸気レーザ
発振管を提供することを目的とする。
あり、セラミックス製内管内に有効な高温領域を広くと
り、効率のよい出力を得ることができる金属蒸気レーザ
発振管を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、金属粒子が内部に配置され、この金属粒子
を蒸気化し、蒸気化された金属粒子を放電によって励起
しレーザ発振を行う放電管と、 前記放電管の両端に設けられ、前記放電管に電圧を印
加する一対の電極と、 前記放電管にバッファガスを供給するバッファガス供
給部と、 前記放電管の外周部にその長手方向に複数に分割して
巻装され、両端部に巻装されたものの方が中央部のもの
に比し優れた断熱特性を有するものとした断熱材と から構成されることを特徴とする、 （作用） 放電室の両端に設けられた陽極と陰極の間にプラズマ
が発生すると、セラミックス製内管内に配設された金属
粒子が放電プラズマと接触することにより、セラミック
ス製内管が極めて高温状態に加熱される。セラミックス
製内管の外周部に巻装された断熱材の左右両端近傍にお
ける断熱特性を、中央部よりも優れたものとしたので、
中央部を必要以上に温度上昇させることなく、左右両端
近傍を断熱することができ、レーザ発振に有効な高温領
域を広げることができる。
を蒸気化し、蒸気化された金属粒子を放電によって励起
しレーザ発振を行う放電管と、 前記放電管の両端に設けられ、前記放電管に電圧を印
加する一対の電極と、 前記放電管にバッファガスを供給するバッファガス供
給部と、 前記放電管の外周部にその長手方向に複数に分割して
巻装され、両端部に巻装されたものの方が中央部のもの
に比し優れた断熱特性を有するものとした断熱材と から構成されることを特徴とする、 （作用） 放電室の両端に設けられた陽極と陰極の間にプラズマ
が発生すると、セラミックス製内管内に配設された金属
粒子が放電プラズマと接触することにより、セラミック
ス製内管が極めて高温状態に加熱される。セラミックス
製内管の外周部に巻装された断熱材の左右両端近傍にお
ける断熱特性を、中央部よりも優れたものとしたので、
中央部を必要以上に温度上昇させることなく、左右両端
近傍を断熱することができ、レーザ発振に有効な高温領
域を広げることができる。
（実施例） 以下、添附図面を参照して本発明の一実施例について
説明する。第３図において、図中符号１は耐熱性にすぐ
れたセラミックス製内管であり、その内部は放電室２を
成している。この放電室２にはガス供給系３からHe,Ne
等の放電用バッファガスが供給されると共にロータリー
ポンプ４により、排気される。また、放電室２の両端に
はそれぞれ陽極５と陰極６が設置されている。この陽極
５と陰極６間に設けられたパルス高電圧電源７からのパ
ルス二極放電により、プラズマが発生する。このパルス
二極放電は、パルス高電圧電源７から印加される電圧が
数kV〜10数kV、繰返し周波数が数kHz〜10数kHzの高電圧
パルスからなる。セラミックス製内管１内には金属粒子
８が配置されており、この金属粒子８が放電プラズマと
接触することにより、セラミックス製内管１が極めて高
温状態に加熱される。そして、この金属粒子８が蒸発す
ることにより、レーザ媒質となる金属蒸気が生成され
る。また、この金属蒸気はセラミックス製内管１内に10
14〜1015n/cm3の密度で一様に分布しており、放電プラ
ズマ中の自由電子により、励起されることによって、そ
の金属特有の波長の光を発光する。この光は、ブリュー
スタ窓９を通して、セラミックス製内管１の両端に置か
れた出力ミラー10と全反射ミラー11とから構成される光
共振器によって増幅された後、出力ミラー10側よりレー
ザ光となって出力される。また、セラミックス製内管１
は両端側において、周方向に巻装されたＯリング12、ベ
ローズ13を介して、上記セラミックス製内管１と同心状
に配設された外管14に支持されている。また、上記Ｏリ
ング12は、セラミックス製内管１と接しているために高
温となるので、Ｏリング12の外周部には、冷却水路15が
設けられている。この冷却水路15には、冷却水を供給す
るための導入管16および冷却水を外部に排出する排出管
17が設けられている。さらに、外管14とセラミックス製
内管１との間はロータリポンプ18により排気され、真空
断熱室19を成している。また、セラミックス製内管１の
外周には、セラミックス製内管１の内部を高温に保持す
るため、断熱材20が巻装されている。一方、外管14の途
中には陽極５側と陰極６側とを電気的に分離するための
絶縁管21が設けられている。セラミックス製内管１は、
1500℃程度にまで昇温するため熱により、線膨張を起こ
す。ベローズ13はセラミックス製内管１の管軸方向の動
きに自由度を持たせて、この線膨張を吸収するためのも
のである。
説明する。第３図において、図中符号１は耐熱性にすぐ
れたセラミックス製内管であり、その内部は放電室２を
成している。この放電室２にはガス供給系３からHe,Ne
等の放電用バッファガスが供給されると共にロータリー
ポンプ４により、排気される。また、放電室２の両端に
はそれぞれ陽極５と陰極６が設置されている。この陽極
５と陰極６間に設けられたパルス高電圧電源７からのパ
ルス二極放電により、プラズマが発生する。このパルス
二極放電は、パルス高電圧電源７から印加される電圧が
数kV〜10数kV、繰返し周波数が数kHz〜10数kHzの高電圧
パルスからなる。セラミックス製内管１内には金属粒子
８が配置されており、この金属粒子８が放電プラズマと
接触することにより、セラミックス製内管１が極めて高
温状態に加熱される。そして、この金属粒子８が蒸発す
ることにより、レーザ媒質となる金属蒸気が生成され
る。また、この金属蒸気はセラミックス製内管１内に10
14〜1015n/cm3の密度で一様に分布しており、放電プラ
ズマ中の自由電子により、励起されることによって、そ
の金属特有の波長の光を発光する。この光は、ブリュー
スタ窓９を通して、セラミックス製内管１の両端に置か
れた出力ミラー10と全反射ミラー11とから構成される光
共振器によって増幅された後、出力ミラー10側よりレー
ザ光となって出力される。また、セラミックス製内管１
は両端側において、周方向に巻装されたＯリング12、ベ
ローズ13を介して、上記セラミックス製内管１と同心状
に配設された外管14に支持されている。また、上記Ｏリ
ング12は、セラミックス製内管１と接しているために高
温となるので、Ｏリング12の外周部には、冷却水路15が
設けられている。この冷却水路15には、冷却水を供給す
るための導入管16および冷却水を外部に排出する排出管
17が設けられている。さらに、外管14とセラミックス製
内管１との間はロータリポンプ18により排気され、真空
断熱室19を成している。また、セラミックス製内管１の
外周には、セラミックス製内管１の内部を高温に保持す
るため、断熱材20が巻装されている。一方、外管14の途
中には陽極５側と陰極６側とを電気的に分離するための
絶縁管21が設けられている。セラミックス製内管１は、
1500℃程度にまで昇温するため熱により、線膨張を起こ
す。ベローズ13はセラミックス製内管１の管軸方向の動
きに自由度を持たせて、この線膨張を吸収するためのも
のである。
上記構成は前述従来装置と全く同一であるが、本発明
においては、第１図に示すように、断熱材20を左部、中
央部および右部に三分割する。左部および右部の断熱材
20aは、中央部の断熱材20bよりも優れた断熱特性を有す
る断熱材20aを使用する。
においては、第１図に示すように、断熱材20を左部、中
央部および右部に三分割する。左部および右部の断熱材
20aは、中央部の断熱材20bよりも優れた断熱特性を有す
る断熱材20aを使用する。
しかして、断熱材20の構造を上述のようにしたことに
よって、中央部を必要以上に温度上昇させることなく、
左右両端部を断熱することができるので、第２図に示す
ように有効高温領域を広くとることができる。
よって、中央部を必要以上に温度上昇させることなく、
左右両端部を断熱することができるので、第２図に示す
ように有効高温領域を広くとることができる。
本発明は上述のように、セラミックス製内管の外周部
に巻装された断熱材の左右両端近傍における断熱特性
が、中央部の断熱特性よりも優れたものとすることによ
り、中央部を必要以上に温度上昇させることなく、左右
両端部を断熱することができるので、セラミックス製内
管内の管軸方向の温度分布を均一化することができ、ま
た、レーザ発振に有効な高温領域を広くすることができ
る。しかも、上述のように断熱特性の異なる断熱材を使
用することにより、放電管を構成するセラミックス製内
管に巻装された断熱材の厚さをセラミックス製内管の全
長にわたって均一にすることができ、また断熱層を何層
も装着する必要もなく、コンパクトなものとすることが
できる等の効果を奏する。
に巻装された断熱材の左右両端近傍における断熱特性
が、中央部の断熱特性よりも優れたものとすることによ
り、中央部を必要以上に温度上昇させることなく、左右
両端部を断熱することができるので、セラミックス製内
管内の管軸方向の温度分布を均一化することができ、ま
た、レーザ発振に有効な高温領域を広くすることができ
る。しかも、上述のように断熱特性の異なる断熱材を使
用することにより、放電管を構成するセラミックス製内
管に巻装された断熱材の厚さをセラミックス製内管の全
長にわたって均一にすることができ、また断熱層を何層
も装着する必要もなく、コンパクトなものとすることが
できる等の効果を奏する。
第１図は本発明における一実施例の要部拡大図、第２図
は本発明における金属蒸気レーザ発振管のセラミックス
製内管の管軸方向の温度分布図、第３図は金属蒸気レー
ザ発振管の構成図、第４図は従来技術における金属蒸気
レーザ発振管のセラミックス製内管の管軸方向の温度分
布図である。 １……セラミックス製内管、２……放電室、３……ガス
供給系、４……ロータリーポンプ、５……陽極、６……
陰極、７……パルス高電圧電源、８……金属粒子、９…
…ブリュースタ窓、10……出力ミラー、11……全反射ミ
ラー、12……Ｏリング、13……ベローズ、14……外管、
15……冷却水路、16……導入管、17……排出管、18……
ロータリポンプ、19……真空断熱室、20……断熱材、21
……絶縁管、22……穴。
は本発明における金属蒸気レーザ発振管のセラミックス
製内管の管軸方向の温度分布図、第３図は金属蒸気レー
ザ発振管の構成図、第４図は従来技術における金属蒸気
レーザ発振管のセラミックス製内管の管軸方向の温度分
布図である。 １……セラミックス製内管、２……放電室、３……ガス
供給系、４……ロータリーポンプ、５……陽極、６……
陰極、７……パルス高電圧電源、８……金属粒子、９…
…ブリュースタ窓、10……出力ミラー、11……全反射ミ
ラー、12……Ｏリング、13……ベローズ、14……外管、
15……冷却水路、16……導入管、17……排出管、18……
ロータリポンプ、19……真空断熱室、20……断熱材、21
……絶縁管、22……穴。
Claims (1)
- 【請求項１】金属粒子が内部に配置され、この金属粒子
を蒸気化し、蒸気化された金属粒子を放電によって励起
しレーザ発振を行う放電管と、 前記放電管の両端に設けられ、前記放電管に電圧を印加
する一対の電極と、 前記放電管にバッファガスを供給するバッファガス供給
部と、 前記放電管の外周部にその長手方向に複数に分割して巻
装され、両端部に巻装されたものの方が中央部のものに
比し優れた断熱特性を有するものとした断熱材と から構成されることを特徴とする金属蒸気レーザ発振
管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62032855A JP2598009B2 (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | 金属蒸気レーザ発振管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62032855A JP2598009B2 (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | 金属蒸気レーザ発振管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63199470A JPS63199470A (ja) | 1988-08-17 |
| JP2598009B2 true JP2598009B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=12370452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62032855A Expired - Lifetime JP2598009B2 (ja) | 1987-02-16 | 1987-02-16 | 金属蒸気レーザ発振管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2598009B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0236063U (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-08 | ||
| US6600127B1 (en) | 1999-09-15 | 2003-07-29 | Nanotechnologies, Inc. | Method and apparatus for direct electrothermal-physical conversion of ceramic into nanopowder |
| US6472632B1 (en) | 1999-09-15 | 2002-10-29 | Nanoscale Engineering And Technology Corporation | Method and apparatus for direct electrothermal-physical conversion of ceramic into nanopowder |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2824761A1 (de) * | 1977-06-08 | 1978-12-14 | Gen Electric | Entladungserhitzter kupferdampf-laser |
| JPS61183558U (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-15 |
-
1987
- 1987-02-16 JP JP62032855A patent/JP2598009B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63199470A (ja) | 1988-08-17 |
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