JP2905646B2 - Metal vapor laser equipment - Google Patents
Metal vapor laser equipmentInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、ガス放電によって金
属を加熱し、気化及び励起させてレーザー出力を得る金
属蒸気レーザー装置の電極構造に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode structure of a metal vapor laser apparatus which heats a metal by gas discharge, vaporizes and excites the metal, and obtains a laser output.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は特開平1−220489号公報に
示された従来の金属蒸気レーザー装置を示す断面図であ
る。図において、金属蒸気レーザー装置には、放電管と
してのセラミック管2が設けられ、このセラミック管2
の両端部には接続部材2aを介して陽極4及び陰極5が
対向して接続され、これらの電極4,5間でパルス二極
放電が行われる。さらに、セラミック管2の内部には金
属蒸気を生成可能とする金属蒸気源1が配置される。セ
ラミック管2の外周には断熱材13が配置され、その外
周には金属製胴体9が配置されている。胴体9の左端に
は絶縁管10が絶縁管フランジ19を介して接続されて
いる。また、胴体9の右端と絶縁管10の左端にはそれ
ぞれステンレス鋼製電極支持フランジ20が接続されて
いる。この電極支持フランジ20は図2に拡大して示し
たように、陽極4及び陰極5を挿入支持する電極挿入孔
21を有する平板部22と、この平板部22に突設した
円筒部23とからなっている。また、電極挿入孔21の
角部は面取りされた曲率面24が形成されている。この
曲率面24は断熱材13側に向けて滑らかにわん曲して
いる。これらの電極支持フランジ20の外面にはブリュ
スタ管11が接続されている。左側のブリュスタ管11
には、ガス供給系に接続されたガス供給管3が、右側の
ブリュスタ管11には、ガス排気系に接続されたガス排
気管8が設けられている。ガス供給管3はセラミック管
2内へネオンガス等の放電用バッファガスを供給するも
のである。また、ガス排気管8はセラミック管2内のバ
ッファガス等を外部へ排気するものである。前記ブリュ
スタ管11に取り付けられた窓12の外側には、それぞ
れ出力ミラー14と全反射ミラー14aが配置され、こ
の出力ミラー14及び全反射ミラー14aにより光共振
器を構成する。2. Description of the Related Art FIG. 3 is a sectional view showing a conventional metal vapor laser apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 1-220489. In the figure, a metal tube laser device is provided with a ceramic tube 2 as a discharge tube.
The anode 4 and the cathode 5 are connected to each other at both ends via a connecting member 2a, and a pulse bipolar discharge is performed between these electrodes 4 and 5. Further, a metal vapor source 1 that can generate metal vapor is disposed inside the ceramic tube 2. A heat insulating material 13 is arranged on the outer periphery of the ceramic tube 2, and a metal body 9 is arranged on the outer periphery thereof. An insulating tube 10 is connected to the left end of the body 9 via an insulating tube flange 19. A stainless steel electrode support flange 20 is connected to the right end of the body 9 and the left end of the insulating tube 10, respectively. As shown in FIG. 2, the electrode support flange 20 includes a flat plate portion 22 having an electrode insertion hole 21 for inserting and supporting the anode 4 and the cathode 5, and a cylindrical portion 23 protruding from the flat plate portion 22. Has become. A corner 24 of the electrode insertion hole 21 is formed with a chamfered curvature surface 24. The curvature surface 24 is smoothly curved toward the heat insulating material 13. A Brewster tube 11 is connected to the outer surfaces of these electrode support flanges 20. Brewster tube 11 on left side
Is provided with a gas supply pipe 3 connected to a gas supply system, and the right blaster pipe 11 is provided with a gas exhaust pipe 8 connected to a gas exhaust system. The gas supply pipe 3 supplies a discharge buffer gas such as a neon gas into the ceramic pipe 2. The gas exhaust pipe 8 exhausts a buffer gas and the like in the ceramic pipe 2 to the outside. An output mirror 14 and a total reflection mirror 14a are arranged outside the window 12 attached to the Brewster tube 11, respectively. The output mirror 14 and the total reflection mirror 14a constitute an optical resonator.
【0003】さて、前述のパルス二極放電は、陽極4及
び陰極5を支持し電流を流す電極支持フランジ20にそ
れぞれ接続されたパルス高圧電源によりなされる。この
パルス高圧電源は充電コンデンサ15に充電された電荷
がサイラトロン18を点孤することにより、ほぼ10-7
秒以下の立上がり時間で放電電流を発生する。サイラト
ロン18はパルス放電スイッチング素子である。発生す
るパルス高電圧は、電圧が数kv〜10数kv、繰り返
し周波数が数kHz〜数10kHzである。図3のパル
ス高圧電源中、記号Aはアノード端子であり、Cはカソ
ード端子、Gはトリガー信号導入端子である。このパル
ス高圧電源のパルス高電圧が陽極4及び陰極5間に印加
されてパルス二極放電が行われ、セラミック管2内に放
電プラズマが生起される。The above-described pulse bipolar discharge is performed by a high-voltage pulse power supply connected to an electrode support flange 20 that supports the anode 4 and the cathode 5 and allows current to flow. This pulse high voltage power supply has a charge of approximately 10 −7 due to the charge charged in the charging capacitor 15 igniting the thyratron 18.
A discharge current is generated with a rise time of less than a second. The thyratron 18 is a pulse discharge switching element. The generated pulse high voltage has a voltage of several kv to several tens kv and a repetition frequency of several kHz to several tens kHz. In the pulse high-voltage power supply of FIG. 3, symbol A is an anode terminal, C is a cathode terminal, and G is a trigger signal introduction terminal. The pulse high voltage of the pulse high voltage power supply is applied between the anode 4 and the cathode 5 to perform pulse bipolar discharge, and discharge plasma is generated in the ceramic tube 2.
【0004】次に上記装置の作用について説明する。ま
ず、排気系を作動させてセラミック管2内を排気し、ガ
ス供給系からネオンガス等の放電用バッファガスを供給
する。次に、パルス高圧電源を作動させて、セラミック
管2内にプラズマを生起させ、このプラズマによって金
属蒸気源1が金属蒸気を生成し得る温度まで昇温する。
レーザー発振に必要な温度は、例えば金属蒸気源1が銅
の場合には約1500℃である。この状態が保持される
ことにより、セラミック管2内の金属蒸気が一様に分布
する。この金属蒸気にプラズマ中の自由電子が衝突し
て、金属蒸気が励起され、やがてセラミック管2内は反
転分布の状態になる。この状態では励起された金属蒸気
が低エネルギー準位に遷移する際にレーザー光を発生す
る。セラミック管2内で発生したレーザー光は窓12を
通過し、光共振器を構成する出力ミラー14及び全反射
ミラー14a間で反射する間に、その振幅が増加し、や
がて出力ミラー14側から発振する。Next, the operation of the above device will be described. First, the inside of the ceramic tube 2 is evacuated by operating the exhaust system, and a discharge buffer gas such as neon gas is supplied from the gas supply system. Next, the pulse high-voltage power supply is operated to generate plasma in the ceramic tube 2, and the plasma is heated to a temperature at which the metal vapor source 1 can generate metal vapor.
The temperature required for laser oscillation is, for example, about 1500 ° C. when the metal vapor source 1 is copper. By maintaining this state, the metal vapor in the ceramic tube 2 is uniformly distributed. Free electrons in the plasma collide with the metal vapor to excite the metal vapor, and eventually the inside of the ceramic tube 2 has a population inversion state. In this state, a laser beam is generated when the excited metal vapor transitions to a low energy level. The laser light generated in the ceramic tube 2 passes through the window 12 and its amplitude increases while being reflected between the output mirror 14 and the total reflection mirror 14a constituting the optical resonator, and then oscillates from the output mirror 14 side. I do.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の金属蒸気レーザ
ー装置は以上のように構成されており、陽極4又は陰極
5と電極支持フランジ20の電極挿入孔21とのはめ合
い部は、その接触面が電流の通路になっているため、ま
た振動等で光軸がずれないようにするため、密着固定し
た構造とする必要があった。このため、陰極5、セラミ
ック管2、陽極4の光軸を精度良く出そうとすれば、金
属製胴体9と電極支持フランジ20の取付け面及び電極
支持フランジ20の電極挿入孔21を、光軸の要求を満
たす加工精度で製作しなければならない。また、組立時
の電極の光軸の微調整も困難である。さらに、両電極の
経年劣化による手入れ取替え及び補修等を定期的に実施
する際は、前述のような構造のため電極4,5のみの取
り外しは難しく、電極支持フランジ20と共に金属製胴
体9のフランジ部で解体取り外しをする必要があり、再
組立時の両電極間の芯出し、即ちレーザー光の光軸出し
の再現性が難しい。そして、両電極間の軸芯のずれは、
異常放電の発生原因となりレーザー発振出力の低下と出
力の安定化に直接影響するという問題点がある。The conventional metal vapor laser apparatus is configured as described above, and the fitting portion between the anode 4 or the cathode 5 and the electrode insertion hole 21 of the electrode support flange 20 has a contact surface. Is a current passage, and in order to prevent the optical axis from shifting due to vibration or the like, it is necessary to adopt a structure in which the optical axis is closely fixed. For this reason, in order to accurately project the optical axis of the cathode 5, the ceramic tube 2, and the anode 4, the mounting surface of the metal body 9 and the electrode support flange 20 and the electrode insertion hole 21 of the electrode support flange 20 are removed. Must be manufactured with processing accuracy that meets the requirements of Also, it is difficult to finely adjust the optical axis of the electrode during assembly. Further, when performing maintenance replacement and repair due to aging of both electrodes regularly, it is difficult to remove only the electrodes 4 and 5 due to the above-described structure, and the flange of the metal body 9 together with the electrode support flange 20 is difficult. It is necessary to disassemble and remove at the part, and reproducibility of centering between the two electrodes at the time of reassembly, that is, alignment of the optical axis of laser light is difficult. And the deviation of the axis between both electrodes is
There is a problem in that this causes abnormal discharge and directly affects the reduction in laser oscillation output and the stabilization of the output.
【0006】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので電極取替え後の光軸再現が容易
にできるとともに、異常放電を防止し、レーザー発振出
力の安定した金属蒸気レーザー装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to easily reproduce an optical axis after replacing electrodes, prevent abnormal discharge, and stabilize a laser oscillation output. It is intended to provide a device.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明に係る金属蒸気
レーザー装置は、従来のつば付円筒状電極を電極支持フ
ランジと電極ホルダに分離し、電極ホルダに陽極または
陰極の電極を支持するはめ合い部と、両電極間の軸心を
固定するガイドホルダとを設けたものである。 In a metal vapor laser device according to the present invention, a conventional cylindrical electrode with a collar is separated into an electrode supporting flange and an electrode holder, and the electrode holder supports an anode or a cathode electrode. And the axis between the two electrodes
And a guide holder to be fixed.
【0008】[0008]
【作用】この発明の金属蒸気レーザー装置は、電極取替
え後の両電極間の軸心、光軸出しの再現性が容易なた
め、両電極間で安定した放電を行い異常放電を防止す
る。また、レーザー発振出力の再現性と出力の安定性が
大幅に向上する。In the metal vapor laser apparatus according to the present invention, since the reproducibility of the axial center and the optical axis alignment between the two electrodes after the replacement of the electrodes is easy, the stable discharge is performed between the two electrodes to prevent the abnormal discharge. Further, the reproducibility of the laser oscillation output and the stability of the output are greatly improved.
【0009】[0009]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1において、従来の金属蒸気レーザー装置で説
明した図3及び電極部を拡大した図2と同一構成部分に
は同一符号および同一名称を使用した。この実施例にお
いて、電極部は、陽極4aおよび陰極5a(図示せず)を
挿入支持するはめ合い部25を有する導電性の電極ホル
ダ23aと、陽極4aおよび陰極5aの両電極間の軸心
固定具とし電極ホルダ23aに取付けられたガイドホル
ダ26からなっている。これら電極ホルダ23aは、電
極支持フランジ20aに接続されている。また、電極支
持フランジ20aの外面にはブリュスタ管11aが接続
されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the same reference numerals and the same names are used for the same components as those in FIG. 3 described in the conventional metal vapor laser apparatus and FIG. In this embodiment, the electrode part is a conductive electrode holder 23a having a fitting part 25 for inserting and supporting the anode 4a and the cathode 5a (not shown), and the axial center fixing between the anode 4a and the cathode 5a. And a guide holder 26 attached to the electrode holder 23a. These electrode holders 23a are connected to the electrode support flange 20a. A Brewster tube 11a is connected to the outer surface of the electrode support flange 20a.
【0010】さて、前述の陽極4a及び陰極5aの間に
は、パルス高電圧が印加されてパルス二極放電が行わ
れ、セラミック管2内に放電プラズマが生起される。こ
のプラズマによって金属蒸気源1が金属蒸気を生成し得
る温度まで昇温し、この状態が保持されることによっ
て、セラミック管2内に金属蒸気が一様に分布する。こ
こで、レーザー光を発振するためには、陽極4a及び陰
極5a間で安定したパルス二極放電を行い、金属蒸気に
自由電子を高エネルギーで衝突させる必要があり、より
大出力のレーザー光を発振するためには、パルス二極放
電によりさらに高エネルギープラズマが必要となる。陽
極4a及び陰極5a間で安定したパルス二極放電を行わ
せるために、電極フランジ20aに印加された高電圧
は、電極ホルダ23aを通過して、陽極4a及び陰極5
aを支持し電気を陽極4a及び陰極5aに導入させるは
め合い部25に加わり、陽極4a及び陰極5aと広い接
触面積を有するはめ合い部25から小さな抵抗で陽極4
a及び陰極5aに移り、陽極4a及び陰極5a間で安定
した放電を行う。A high pulse voltage is applied between the anode 4a and the cathode 5a to perform a pulse bipolar discharge, and a discharge plasma is generated in the ceramic tube 2. The temperature of the metal vapor source 1 is raised to a temperature at which the metal vapor source 1 can generate the metal vapor by this plasma, and the metal vapor is uniformly distributed in the ceramic tube 2 by maintaining this state. Here, in order to oscillate the laser light, it is necessary to perform stable pulsed bipolar discharge between the anode 4a and the cathode 5a and cause free electrons to collide with the metal vapor with high energy. In order to oscillate, higher energy plasma is required by pulse bipolar discharge. In order to perform a stable pulse bipolar discharge between the anode 4a and the cathode 5a, the high voltage applied to the electrode flange 20a passes through the electrode holder 23a and passes through the anode 4a and the cathode 5a.
a to the anode 4a and the cathode 5a, and to the anode 4a and the cathode 5a, the contact portion 25 having a large contact area with the anode 4a and the cathode 5a.
a, and a stable discharge is performed between the anode 4a and the cathode 5a.
【0011】上記実施例では、電極4a(5a)と電極ホ
ルダ23aを分離し、その一部をはめ合い構造としたた
め、電極4a(5a)の手入れ及び補修の際、電極4a取
替え後の両電極間の軸心及び光軸出し再現調整が容易な
ため両電極間で安定した放電を行い、異常放電を防止す
ることができる。また、レーザー発振出力の再現性と出
力の安定性が大幅に向上する。さらに、電極4aは、ガ
イドホルダ26を取外すことにより単体で手入れ補修が
できるため、電極補修作業時間の低減とその作業性が大
幅に改善される。In the above embodiment, the electrode 4a (5a) and the electrode holder 23a are separated and a part of the electrode 4a (5a) is fitted. Since it is easy to adjust the reproduction of the center axis and the optical axis, stable discharge can be performed between the two electrodes, and abnormal discharge can be prevented. Further, the reproducibility of the laser oscillation output and the stability of the output are greatly improved. Further, since the electrode 4a can be repaired and repaired alone by removing the guide holder 26, the electrode repair work time is reduced and the workability is greatly improved.
【0012】[0012]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電極
支持フランジと電極の間に電極を支持するはめ合い部を
形成した電極ホルダを設け、また両電極間の軸心を固定
するガイドホルダとを設けたので、電極ホルダに対する
電極の着脱が容易であり、更に両電極間の軸心・光軸出
しの再現調整つまり同心度の実現が高精度でかつ容易に
でき、パルス二極管放電を再現性高く安定に生起可能と
なり、ひいてはレーザー出力を安定かつ効率良く発振す
ることができる。また、はめ合い部は温度上昇に伴ない
締まりばめとなり強固に固定され、また電極取替時は、
はめ合い部は冷却されるため取外しが容易となる。As described above, according to the present invention , the electrode
Insert the fitting that supports the electrode between the support flange and the electrode.
Providing the formed electrode holder and fixing the axis between both electrodes
And a guide holder for
The electrodes can be easily attached and detached, and the axis center and optical axis between both electrodes
Reproduction adjustment, that is, realization of concentricity is highly accurate and easy
As a result, pulsed diode discharge can be stably generated with high reproducibility, and the laser output can be oscillated stably and efficiently. In addition, the fitting part is tightly fixed as the interference fit with the temperature rise, and when replacing the electrode,
Since the fitting portion is cooled, it can be easily removed.
【図1】この発明の一実施例による金属蒸気レーザー装
置の電極部を示す断面構成図である。FIG. 1 is a sectional configuration diagram showing an electrode part of a metal vapor laser device according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来の金属蒸気レーザー装置の電極部を示す断
面構成図である。FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram showing an electrode section of a conventional metal vapor laser device.
【図3】従来の金属蒸気レーザー装置を示す構成図であ
る。FIG. 3 is a configuration diagram showing a conventional metal vapor laser device.
1 金属蒸気源 2 セラミック管 4 陽極 5 陰極 9 金属製胴体 11 ブリュスタ管 12 窓 13 断熱材 14 出力ミラー 20a 電極支持フランジ 23a 電極ホルダ 25 はめ合い部 26 ガイドホルダ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal vapor source 2 Ceramic tube 4 Anode 5 Cathode 9 Metal body 11 Brewster tube 12 Window 13 Insulation material 14 Output mirror 20a Electrode support flange 23a Electrode holder 25 Fitting part 26 Guide holder
Claims (1)
管と、この放電管の両端に接続された一対の電極と、こ
の一対の電極を支持するはめ合い部を設けた一対の電極
ホルダと、両電極間の軸心を固定するガイドホルダと、
前記電極ホルダを支持する一対の電極支持フランジを備
え、前記電極支持フランジに高電圧を印加し、電極ホル
ダを介して前記電極に伝え、放電管内部の前記レーザー
媒質を蒸気化してレーザー発振を行うようにした金属蒸
気レーザー装置。And 1. A discharge tube arranged metal laser medium therein, and a pair of electrodes connected to both ends of the discharge tube, this
A pair of electrodes provided with a fitting portion for supporting a pair of electrodes
A holder, a guide holder for fixing the axis between the two electrodes,
A pair of electrode support flange for supporting said electrode holder, a high voltage is applied to the electrode support flange, transmitted to the electrode through the electrode holder, performing laser oscillation by vaporizing the laser medium of the discharge tube portion Metal vapor laser device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17935192A JP2905646B2 (en) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | Metal vapor laser equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17935192A JP2905646B2 (en) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | Metal vapor laser equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05347458A JPH05347458A (en) | 1993-12-27 |
JP2905646B2 true JP2905646B2 (en) | 1999-06-14 |
Family
ID=16064327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17935192A Expired - Lifetime JP2905646B2 (en) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | Metal vapor laser equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2905646B2 (en) |
-
1992
- 1992-06-12 JP JP17935192A patent/JP2905646B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05347458A (en) | 1993-12-27 |
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