JPH04109684A - Metal vapor laser device - Google Patents
Metal vapor laser deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は金属蒸気をレーザ媒質としたパルス放電励起型
の金属蒸気レーザ装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a pulse discharge excitation type metal vapor laser device using metal vapor as a laser medium.
(従来の技術)
従来、金属蒸気レーザ装置の電気回路は、例えば第4図
に示すように構成されており、充電キャパシタ1に充電
された電荷はスイッチ2が導通状態になると、ピーキン
グキャパシタ3に充電され、ピーキングキャパシタ3の
容量に制御されながら放電管4に放電され、その放電エ
ネルギーによりレーザ発振を行う放電方式を採用してい
る。(Prior Art) Conventionally, the electric circuit of a metal vapor laser device is configured as shown in FIG. A discharge method is adopted in which the battery is charged and discharged into the discharge tube 4 while being controlled by the capacity of the peaking capacitor 3, and the discharge energy causes laser oscillation.
なお、5,6は分布インダクタである。Note that 5 and 6 are distributed inductors.
近年、金属蒸気レーザ装置の高出力化が要求されており
、単機のレーザ装置より得られる平均出力には限界があ
るので、第5図に示すようにレーザ発振器7とレーザ増
幅器8a、8bを直列に配設して高レーザ出力を得る多
段増幅法が採用されている。この方法は各レーザ装置の
発振タイミングと光パルス幅を一致させることがレーザ
光の増幅効率向上の面で重要な条件となっている。In recent years, there has been a demand for higher output from metal vapor laser devices, and since there is a limit to the average output that can be obtained from a single laser device, a laser oscillator 7 and laser amplifiers 8a and 8b are connected in series as shown in FIG. A multi-stage amplification method is used to obtain high laser output. In this method, matching the oscillation timing of each laser device and the optical pulse width is an important condition in terms of improving the amplification efficiency of laser light.
(発明が解決しようとする課題)
ところで、レーザ発振器7.レーザ増幅器8a、8bは
双方共、上記放電方式を採用するが、この放電方式では
レーザ装置単機相当の出力は得られるが、レーザ発振器
7の光パルス幅がレーザ増幅器8a、8bの光パルス幅
に比べて短いため増幅効率が悪い。したかって、レーザ
発振器7の光パルス幅をレーザ増幅器8a、8bの光パ
ルス幅程度に拡げる必要がある。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, the laser oscillator 7. Both the laser amplifiers 8a and 8b employ the above-mentioned discharge method. Although this discharge method provides an output equivalent to that of a single laser device, the optical pulse width of the laser oscillator 7 is equal to the optical pulse width of the laser amplifiers 8a and 8b. The amplification efficiency is poor because it is relatively short. Therefore, it is necessary to widen the optical pulse width of the laser oscillator 7 to approximately the optical pulse width of the laser amplifiers 8a and 8b.
ところで、金属蒸気レーザの励起源となる放電の立ち上
がりおよび維持時間は、ピーキングキャパシタ3の容量
により決定される。従来の金属蒸気レーザ装置の電気回
路を用いてピーキングキャパシタ3の容量を小さくする
と、高レーザaカが得られるが、パルス幅か狭くなり、
逆に容量を大きくすると、所望のパルス幅は得られるが
、レーザ出力が極端に低下してしまう問題点がある。Incidentally, the rise and sustain time of the discharge that serves as the excitation source of the metal vapor laser is determined by the capacitance of the peaking capacitor 3. If the capacitance of the peaking capacitor 3 is reduced using the electric circuit of a conventional metal vapor laser device, high laser power can be obtained, but the pulse width will become narrower.
Conversely, if the capacitance is increased, the desired pulse width can be obtained, but there is a problem in that the laser output is extremely reduced.
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、レー
ザ出力を低下させることなく、レーザ出力光パルス幅を
拡げることの可能な金属蒸気レーザ装置を提供すること
にある。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and it is an object of the present invention to provide a metal vapor laser device that can widen the laser output light pulse width without reducing the laser output.
(課題を解決するための手段)
上記の目的を達成するために、本発明に係る金属蒸気レ
ーザ装!は、放電管と並列にピーキングキャパシタを接
続し、このキャパシタの充電エネルギーを上記放電管に
供給しその放電エネルギーによりレーザ発振を行う金属
蒸気レーザ装置において、上記ピーキングキャパシタと
並列に遅延キャパシタを接続し且つこの遅延キャパシタ
と直列に遅延インダクタを接続したことを特徴とする。(Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, a metal vapor laser device according to the present invention! In this metal vapor laser device, a peaking capacitor is connected in parallel with the discharge tube, and the charge energy of this capacitor is supplied to the discharge tube, and the discharge energy is used to generate laser oscillation. A further feature is that a delay inductor is connected in series with this delay capacitor.
(作用)
本発明の金属蒸気レーザ装置において、放電管に流れ込
む放電電流はピーキングキャパシタにより立ち上がりが
補償され、遅延キャパシタにより電界維持時間が延長さ
れるので、レーザ出力光の減少を抑えつつ、長パルス化
を図ることが可能となる。(Function) In the metal vapor laser device of the present invention, the rise of the discharge current flowing into the discharge tube is compensated for by the peaking capacitor, and the electric field maintenance time is extended by the delay capacitor. This makes it possible to achieve
(実施例)
以下、本発明の一実施例を第1図〜第3図を参照して説
明する。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
なお、従来の構成と同一または対応する部分には第4図
と同一の符号を用いて説明する。Note that the same reference numerals as in FIG. 4 are used to describe parts that are the same as or correspond to the conventional structure.
第1図は金属蒸気レーザ装置の電気(放電)回路図を示
すもので、充電キャパシタ1.スイッチ2および放電管
4、分布インダクタ6.5を直列に接続して閉回路を構
成するとともに、放電管4にピーキングキャパシタ3が
並列に接続されている。ピーキングキャパシタ3は電気
回路に分布するインダクタを可能な限り低減するため、
放電管4との電流ループを最短にとり放電管4に取外し
可能に接続される。FIG. 1 shows an electric (discharge) circuit diagram of a metal vapor laser device, in which a charging capacitor 1. The switch 2, the discharge tube 4, and the distributed inductor 6.5 are connected in series to form a closed circuit, and the peaking capacitor 3 is connected in parallel to the discharge tube 4. The peaking capacitor 3 is used to reduce the inductor distributed in the electric circuit as much as possible.
It is removably connected to the discharge tube 4 by making the current loop with the discharge tube 4 as short as possible.
そして、このピーキングキャパシタ3と並列に遅延回路
9が設けられる。遅延回路9は遅延キャパシタ10とこ
の遅延キャパシタ10と直列に接続された遅延インダク
タ11とを備えている。A delay circuit 9 is provided in parallel with this peaking capacitor 3. The delay circuit 9 includes a delay capacitor 10 and a delay inductor 11 connected in series with the delay capacitor 10.
また、放電管4の代表的な構成例を第2図に例示する。Further, a typical configuration example of the discharge tube 4 is illustrated in FIG.
放電管4を構成する炉心管20の両端部には、陽極23
および陰極24が電極支持フランジ25.26に支持さ
れて互いに対向配置されている。そして、陽極23と陰
極24との間に形成される放電空間27においてパルス
二極放電が行われる。炉心管20の内底部には、銅粒な
どの金属蒸気源28が配置される。An anode 23 is provided at both ends of the core tube 20 constituting the discharge tube 4.
and cathodes 24 are supported by electrode support flanges 25, 26 and are arranged opposite to each other. Then, pulsed bipolar discharge is performed in the discharge space 27 formed between the anode 23 and the cathode 24. A metal vapor source 28 such as copper grains is arranged at the inner bottom of the furnace tube 20 .
炉心管20の外周には断熱層29が形成され、その断熱
層29を所定位置に固定保持するために、断熱層29の
外周に保護管30が設けられている。A heat insulating layer 29 is formed on the outer periphery of the furnace core tube 20, and a protection tube 30 is provided on the outer periphery of the heat insulating layer 29 in order to fix and hold the heat insulating layer 29 in a predetermined position.
この保護管30とその外周に配設された外部真空容器3
1とにより真空断熱室32が形成されている。この真空
断熱室32および炉心管20内の放電空間27は排気装
置33に接続されて内部が真空状態に維持される。This protection tube 30 and the external vacuum container 3 arranged around its outer periphery
1 forms a vacuum insulation chamber 32. The vacuum insulation chamber 32 and the discharge space 27 in the reactor core tube 20 are connected to an exhaust device 33 to maintain a vacuum state inside.
陽極23と陰極24とを絶縁し、良好な放電を得るため
に、外部真空容器31と電極支持フランジ26との間に
絶縁材で形成したブレーク管34が介装されている。な
お、電極支持フランジ25゜26の軸方向外端側にはブ
リュスタ窓36.37が設けられている。その外側に共
振器38を構成する共振ミラー39.40が配置される
。A break tube 34 made of an insulating material is interposed between the external vacuum vessel 31 and the electrode support flange 26 in order to insulate the anode 23 and the cathode 24 and obtain a good discharge. Incidentally, Brewster windows 36 and 37 are provided on the outer end side in the axial direction of the electrode support flange 25°26. Resonant mirrors 39 and 40 constituting the resonator 38 are arranged on the outside thereof.
次に、本実施例の作用を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
充電キャパシタ1に充電された電荷はスイッチ2が導通
状態になると、ピーキングキャパシタ3および遅延キャ
パシタ10に充電される。また、放電管4に流れ込む放
電電流は、ピーキングキャパシタ3から分布インダクタ
6を通って放電管4に流れ込む速い電流ループにより放
電電流の立ち上がりを補償することができ、また、遅延
キャパシタ10から遅延インダクタ112分布インダク
タ6を通り放電管4に流れ込む遅い電流ループにより長
時間電界が放電管4に印加され、放電電流時間を維持す
ることができる。上記速い電流ループと遅い電流ループ
との合成の他に、さらにピーキングキャパシタ3と遅延
キャパシタ11との間で遅延インダクタ11を介して共
振しながら分布インダクタ6を経て放電管4に案内され
る最っとも遅い電流ループも付加される。放電電流の速
い立ち上がりにより平均出力の減少を有効的に抑え、放
電の立上がりが保証される一方、長い放電電流時間によ
り放電管印加電界が維持されて、第3図に実線aで示す
ように、破線すや鎖線Cで示す従来のレーザ出力光より
、レーザ出力光の長パルス化を図ることができ、レーザ
出力光のパルス幅を半値で1.5〜2倍程度拡げること
ができる。The charges charged in the charging capacitor 1 are charged in the peaking capacitor 3 and the delay capacitor 10 when the switch 2 becomes conductive. Further, the rise of the discharge current flowing into the discharge tube 4 can be compensated for by a fast current loop flowing from the peaking capacitor 3 through the distributed inductor 6 into the discharge tube 4, and also from the delay capacitor 10 to the delay inductor 112. A slow current loop flowing into the discharge tube 4 through the distributed inductor 6 applies an electric field to the discharge tube 4 for a long time, and the discharge current time can be maintained. In addition to the combination of the fast current loop and the slow current loop, the maximum current loop that is guided to the discharge tube 4 via the distributed inductor 6 while resonating between the peaking capacitor 3 and the delay capacitor 11 via the delay inductor 11 is also added. In addition, a slow current loop is also added. The rapid rise of the discharge current effectively suppresses the decrease in the average output and guarantees the rise of the discharge, while the long discharge current time maintains the electric field applied to the discharge tube, as shown by the solid line a in Figure 3. The laser output light can be made into a longer pulse than the conventional laser output light shown by the dashed line and the chain line C, and the pulse width of the laser output light can be increased by about 1.5 to 2 times at half maximum.
また、レーザ光を発振させる操作を説明すると、まず、
排気装置33を作動させて、真空断熱室32および放電
空間27内を排気する。続いて、バッファガス供給源3
5から放電空間27内にネオンガス等のバッファガスを
供給し、内部を一定の圧力に保持する。Also, to explain the operation of oscillating laser light, first,
The exhaust device 33 is operated to exhaust the inside of the vacuum insulation chamber 32 and the discharge space 27. Next, buffer gas supply source 3
A buffer gas such as neon gas is supplied from 5 into the discharge space 27 to maintain a constant pressure inside.
この状態で第1図に示すパルス高電圧電源を起動すると
、陽極23および陰極24の間にパルス状高電圧が印加
され放電空間27内において放電プラズマが生起する。When the pulsed high voltage power supply shown in FIG. 1 is activated in this state, a pulsed high voltage is applied between the anode 23 and the cathode 24, and discharge plasma is generated in the discharge space 27.
この放電プラズマ中の自由電子に浮遊状態の金属蒸気が
衝突して金属蒸気か励起され、この励起された金属蒸気
が低エネルギ準位に遷移する際に所定波長のレーザ光が
発生する。放電空間27内で発生したレーザ光はブリュ
スタ窓36,37を通過し、さらに共振器38を構成す
る出力ミラー39および全反射ミラー40間で共振し、
出力ミラー39から発振する。Floating metal vapor collides with free electrons in the discharge plasma to excite the metal vapor, and when the excited metal vapor transitions to a lower energy level, a laser beam of a predetermined wavelength is generated. The laser light generated within the discharge space 27 passes through the Brewster windows 36 and 37, and further resonates between the output mirror 39 and the total reflection mirror 40 that constitute the resonator 38.
The output mirror 39 oscillates.
以上説明したように、本発明によれば、ピーキングキャ
パシタと並列に遅延キャパシタを接続し且つこの遅延キ
ャパシタと直列に遅延インダクタを接続したので、放電
電流の速い立ち上がりと長時間放電管に電界を印加する
ことができ、レーザ光平均出力値を低減させることなく
、レーザ出力光のパルス幅を拡げることが可能であると
いう効果を奏する。As explained above, according to the present invention, the delay capacitor is connected in parallel with the peaking capacitor, and the delay inductor is connected in series with the delay capacitor, so that the discharge current rises quickly and an electric field is applied to the discharge tube for a long time. This has the effect that the pulse width of the laser output light can be expanded without reducing the laser light average output value.
第1図は本発明に係る金属蒸気レーザ装置の一実施例を
示す電気回路図、第2図は第1図の放電管を示す断面図
、第3図は光パルスを示す波形図、第4図は従来の金属
蒸気レーザ装置を示す電気回路図、第5図は多段増幅法
の概念を示すブロック図である。
1・・・充電キャパシタ、2・・・スイッチ、3・・・
ピーキングキャパシタ、4・・・放電管、5.6・・・
分布インダクタ、9・・・遅延回路、10・・・遅延キ
ャパシタ、11・・・遅延インダクタ。
第3図
吋間FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of a metal vapor laser device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the discharge tube of FIG. 1, FIG. 3 is a waveform diagram showing optical pulses, and FIG. The figure is an electric circuit diagram showing a conventional metal vapor laser device, and FIG. 5 is a block diagram showing the concept of a multistage amplification method. 1...Charging capacitor, 2...Switch, 3...
Peaking capacitor, 4...Discharge tube, 5.6...
Distributed inductor, 9... Delay circuit, 10... Delay capacitor, 11... Delay inductor. Figure 3: Room
Claims (1)
ャパシタの充電エネルギーを上記放電管に供給しその放
電エネルギーによりレーザ発振を行なう金属蒸気レーザ
装置において、上記ピーキングキャパシタと並列に遅延
キャパシタを接続し且つこの遅延キャパシタと直列に遅
延インダクタを接続したことを特徴とする金属蒸気レー
ザ装置。In a metal vapor laser device in which a peaking capacitor is connected in parallel with a discharge tube, charging energy of this capacitor is supplied to the discharge tube and laser oscillation is performed by the discharge energy, a delay capacitor is connected in parallel with the peaking capacitor and this A metal vapor laser device characterized in that a delay inductor is connected in series with a delay capacitor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22662390A JPH04109684A (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Metal vapor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22662390A JPH04109684A (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Metal vapor laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04109684A true JPH04109684A (en) | 1992-04-10 |
Family
ID=16848102
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22662390A Pending JPH04109684A (en) | 1990-08-30 | 1990-08-30 | Metal vapor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04109684A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001013476A1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-02-22 | Lambda Physik Ag | Narrow band excimer laser |
-
1990
- 1990-08-30 JP JP22662390A patent/JPH04109684A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001013476A1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-02-22 | Lambda Physik Ag | Narrow band excimer laser |
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