JPH04307980A - Gas laser - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a gas laser, which is capable of obtaining a prescribed laser output regardless of a change in the frequencies of microwaves, in a microwave excitation system. CONSTITUTION:Waveguides 2a to 2d to lead microwaves from microwave oscillators 1a to 1d to output the microwaves are provided. A dielectric 7 constituting one part of a discharge space 8, in which laser gas in encapsulated, is provided and the dielectric is used as an incidence window of the microwaves led in the waveguides to the discharge space. A conductor wall 25 constituting one part of the space is provided oppositely to the dielectric. The laser gas in the space is circulated in the perpendicular direction to the direction of discharge, which is generated by the microwaves, via one pair of first and second air-permeable materials 10 and 11, which reflect the microwaves, but through which the laser gas passes. A totally reflecting mirror is provided in the direction of the flow of the laser gas and to the discharge space on the side of the end part, which is perpendicular to the direction of the discharge, of the optical axis, partially transmitting mirrors are provided to the discharge space on the sides of the end parts of the optical axis and a folded-back mirror is provided to the discharge space on the side of the folded-back part of the optical axis. A laser optical path is formed of the folded-back mirror, the totally reflecting mirror and the partially transmitting mirrors.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】この発明は、マイクロ波放電によ
りレーザ気体にプラズマを発生させてレーザ励起を行う
マイクロ波励起方式の気体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 microwave excitation gas laser device that excites a laser gas by generating plasma in a laser gas using microwave discharge.

【０００２】0002

【従来の技術】図６及び図７は、例えば特開昭６４−６
９０７３号報に示された従来のマイク波放電によりレー
ザ気体にプラズマを発生させてレーザ励起を行うマイク
ロ波励起方式の気体レーザ装置に関するものであり、図
において、１はマイクロ波を出力するマイクロ波発振器
で、マグネトロンによって構成されている。２はこのマ
イクロ波発振器からのマイクロ波を導くための導波管、
３はこの導波管の幅を広げるホーン導波管、４はこのホ
ーン導波管の拡開口に取り付けられたマイクロ波結合窓
である。[Prior Art] FIGS. 6 and 7 show, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-64
This relates to a gas laser device using a microwave excitation method that generates plasma in a laser gas using a conventional microwave discharge and excites the laser gas, as shown in No. 9073. In the figure, 1 indicates a microwave that outputs microwaves. An oscillator made up of a magnetron. 2 is a waveguide for guiding the microwave from this microwave oscillator;
3 is a horn waveguide that widens the width of this waveguide, and 4 is a microwave coupling window attached to the enlarged opening of this horn waveguide.

【０００３】５はこのマイクロ波結合窓に続く空洞壁、
６はこの空洞壁の中央部に設けられたリッジ、７は例え
ば炭酸ガスレーザ気体等のレーザ気体が封入される放電
空間８の一部を構成し、上記導波管２、ホーン導波管３
、マイクロ波結合窓４及び空洞壁５に導かれたマイクロ
波の上記放電空間８への入射窓として作用する誘電体で
、例えば、アルミナ等によって構成されているものであ
る。９は上記放電空間８の一部を構成し、上記誘電体７
と対向して設けられた導電体壁で、上記空洞壁に対向し
た平坦なＨ面が使用されている。5 is a cavity wall following this microwave coupling window;
6 constitutes a ridge provided at the center of the cavity wall; 7 constitutes a part of a discharge space 8 in which a laser gas such as carbon dioxide laser gas is sealed; and the waveguide 2 and the horn waveguide 3
, a dielectric material which acts as an incident window into the discharge space 8 for microwaves guided to the microwave coupling window 4 and the cavity wall 5, and is made of, for example, alumina. 9 constitutes a part of the discharge space 8, and the dielectric 7
A flat H surface facing the cavity wall is used as a conductor wall provided opposite to the cavity wall.

【０００４】１０、１１は上記放電空間８に対して設け
られ、マイクロ波を反射するレーザ気体を通過する一対
の第１及び第２の通気性部材で、例えば、金属製のハニ
カム構造体が用いられている。１２はこれら第１及び第
２の通気性部材を介して上記放電空間８内のレーザ気体
を、マイクロ波による放電方向と直交する方向に循環さ
せるための循環手段で、上記第１の通気性部材１０に一
端が連結された第１の送気管１２ａと、上記第２の通気
性部材１１に一端が連結された第２の送気管１２ｂと、
これら第１及び第２の送気管１２ａ、１２ｂの他端が連
結されたブロア１２ｃとによって構成されているもので
ある。[0004] Numerals 10 and 11 are a pair of first and second air permeable members that are provided for the discharge space 8 and allow the laser gas that reflects microwaves to pass therethrough. For example, a metal honeycomb structure is used. It is being Reference numeral 12 denotes circulation means for circulating the laser gas in the discharge space 8 in a direction perpendicular to the direction of discharge by microwaves through the first and second air permeable members; a first air pipe 12a having one end connected to the air permeable member 10; a second air pipe 12b having one end connected to the second breathable member 11;
The first and second air supply pipes 12a and 12b are connected at their other ends to a blower 12c.

【０００５】１３は上記レーザ気体の気体流方向及び上
記放電方向と直交する光軸の両端側それぞれにおける上
記放電空間８に対て設けられた反射ミラーである。なお
、上記空洞壁５、リッジ６、誘電体７、導電体壁９、第
１及び第２の通気性部材１０、１１及び循環手段１２は
、マイクロ波回路の一種であるリッジ導波管型のマイク
ロ波空洞構造をもつレーザヘッド部を構成しているもの
である。Reference numeral 13 denotes a reflecting mirror provided for the discharge space 8 at each end of the optical axis perpendicular to the gas flow direction of the laser gas and the discharge direction. The cavity wall 5, ridge 6, dielectric 7, conductor wall 9, first and second ventilation members 10 and 11, and circulation means 12 are of a ridge waveguide type, which is a type of microwave circuit. This constitutes a laser head section with a microwave cavity structure.

【０００６】次に、このように構成された気体レーザ装
置の動作について説明する。マイクロ波発振器１で発生
したマイクロ波は、導波管２を伝搬してホーン導波管３
で拡げられ、マイクロ総合窓４でインピーダンスを整合
せれて効率よくレーザヘッド部１４に結合される。この
レーザヘッド部１４はリッジ空洞状になっており、マイ
クロ波はそのリッジ６付近に集中して非常に強いマイク
ロ波電磁界により放電空間８に封入されたレーザ気体が
放電破壊してプラズマを発生させ、レーザ媒質が励起さ
れる。Next, the operation of the gas laser device configured as described above will be explained. The microwave generated by the microwave oscillator 1 propagates through the waveguide 2 and passes through the horn waveguide 3.
The laser beam is expanded by the micro integrated window 4, and the impedance is matched by the micro integrated window 4, and the laser beam is efficiently coupled to the laser head section 14. This laser head section 14 has a ridge cavity shape, and the microwaves are concentrated near the ridge 6, and the laser gas sealed in the discharge space 8 is destroyed by discharge due to the extremely strong microwave electromagnetic field, generating plasma. The laser medium is excited.

【０００７】ここで、ブロア１２ｃを作動させて第１及
び第２の送気管１２ａ，１２ｂ並びに第１及び第２の通
気性部材１０、１１を介して放電空間８内のレーザ気体
を循環させて、放電プラズマを冷却させるとともに、レ
ーザ気体の圧力等の放電条件を適切に選択することによ
ってレーザ発振条件を得て、光軸の両端に対抗して設け
られた反射ミラー１３とでレーザ共振器を形成すること
によってレーザ発振光を得ているものである。なお、第
１及び第２の通気性部材１０、１１により、放電空間８
内のマイクロ波モードは影響されることなく、ブロア１
２ｃによるレーザ気体の強制循環が行われるものである
。Here, the blower 12c is operated to circulate the laser gas in the discharge space 8 via the first and second air pipes 12a, 12b and the first and second ventilation members 10, 11. , the laser oscillation conditions are obtained by cooling the discharge plasma and appropriately selecting the discharge conditions such as the pressure of the laser gas, and forming a laser resonator with reflecting mirrors 13 provided oppositely on both ends of the optical axis. Laser oscillation light is obtained by forming a laser beam. Note that the discharge space 8 is
The microwave mode inside the blower 1 is not affected.
2c, forced circulation of the laser gas is performed.

【０００８】また、放電管を利用した従来の気体レーザ
装置として図８及び図９に示すものが知られている。図
８及び図９は特開昭６３−１１０６８３号公報に示され
ているものであり、図において１５、１６はそれぞれ端
部に設けられた第１及び第２の気体流入ブロック、１７
はこれら第１及び第２の気体流入ブロックの中央部に設
けられた気体流出ブロック、１８はこれら第１及び第２
の気体流入ブロック１５、１６及びに気体流出ブロック
１７のそれぞれの間に架設された放電管で、上記第１及
び第２の気体流入ブロック１５、１６に位置する部分に
レーザ気体の気体流入口が、上記気体流出ブロック１７
に位置する部分にレーザ気体の気体流出口がそれぞれ形
成されているとともに、２本の平行な部分及び折り返し
部は有した光軸１９を形成するようにされている。Further, as a conventional gas laser device using a discharge tube, the one shown in FIGS. 8 and 9 is known. 8 and 9 are shown in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-110683, and in the figures, 15 and 16 are first and second gas inflow blocks provided at the ends, respectively, and 17
18 is a gas outflow block provided at the center of these first and second gas inflow blocks;
The discharge tube is installed between the gas inflow blocks 15, 16 and the gas outflow block 17, and the gas inlet for the laser gas is located in the portion located in the first and second gas inflow blocks 15, 16. , the gas outflow block 17
Gas outlet ports for the laser gas are formed in the portions located at , and the two parallel portions and the folded portion form an optical axis 19.

【０００９】１２は上記放電管１８内のレーザ気体を循
環させるための循環手段で、上記放電管１８の２つの気
体流入口に２つの一端が連結された第１の送気管１２ａ
と、上記放電管１８の流出口に一端が連結された第２の
送気管１２ｂと、これら第１及び第２の送気管１２ａ，
１２ｂの他端が連結されたブロア１２ｃと、上記第１の
送気管１２ａの他端と上記ブロア１２ｃとの間に設けら
れた第１の熱交換器１２ｄと、上記第２の送気管１２ｂ
の他端と上記ブロア１２ｃとの間に設けられた第２の熱
交換器１２ｅとによって構成されるのもであるReference numeral 12 denotes circulation means for circulating the laser gas within the discharge tube 18, and includes a first air supply tube 12a whose two ends are connected to the two gas inlets of the discharge tube 18;
, a second air pipe 12b whose one end is connected to the outlet of the discharge tube 18, and these first and second air pipes 12a,
A blower 12c to which the other end of the first air pipe 12b is connected, a first heat exchanger 12d provided between the other end of the first air pipe 12a and the blower 12c, and the second air pipe 12b
and a second heat exchanger 12e provided between the other end and the blower 12c.

【００１
０】２０は上記光軸１９の一端側である上記第１の気体
流入ブロック１５の一側に設けられた全反射ミラー、２
１は上記光軸１９の他端側である上記第１の気体流入ブ
ロック１５の他側に設けられた部分透過ミラー、２２、
２３は上記光軸１９の折り返し部である上記第２の気体
流入ブロック１６における上記放電管１８の屈曲部に設
けられた第１及び第２の折り返しミラーである。001
0: 20 is a total reflection mirror provided on one side of the first gas inlet block 15, which is one end side of the optical axis 19;
1 is a partially transmitting mirror provided on the other side of the first gas inflow block 15, which is the other end side of the optical axis 19; 22;
Reference numeral 23 denotes first and second folding mirrors provided at the bending portion of the discharge tube 18 in the second gas inlet block 16, which is the folding portion of the optical axis 19.

【００１１】次に、このように構成された気体レーザ装
置の動作について説明する。レーザ気体はブロア１２ｃ
により第１の熱交換器１２ｄ及び第１の送気管１２ａを
介して放電管１８の２つの気体流入口から放電管１８内
に流入され、放電管１８の流出口から第２の送気管１２
ｂを通り、第２の熱交換器１２ｅにて冷却されて戻る。 放電管１８内では、レーザ気体は放電作用を受け、励起
されたレーザ気体の気体分子が全反射ミラー２０、第１
及び第２の折り返しミラー２２、２３並びに部分反射ミ
ラー２１により誘電放出を起こし、レーザ光を部分反射
ミラー２１から放出するものである。Next, the operation of the gas laser device constructed as described above will be explained. Laser gas is supplied by blower 12c
The gas flows into the discharge tube 18 from the two gas inlets of the discharge tube 18 via the first heat exchanger 12d and the first air pipe 12a, and the gas flows from the outlet of the discharge tube 18 to the second air pipe 12.
b, and is cooled by the second heat exchanger 12e and returns. Inside the discharge tube 18, the laser gas is subjected to a discharge action, and gas molecules of the excited laser gas are reflected by the total reflection mirror 20, the first
Dielectric emission is caused by the second folding mirrors 22 and 23 and the partial reflection mirror 21, and laser light is emitted from the partial reflection mirror 21.

【００１２】ところで、レーザ光は光軸１９に沿って僧
幅され、光軸１９内の全てが循環する気体の流路である
ために気体の停滞部分がなくなり、気体がレーザ光によ
って加熱されることなく、時間的なレーザ光の減哀が生
じずにレーザ光が得られるものである。By the way, the laser beam is spread along the optical axis 19, and since the entire optical axis 19 is a circulating gas flow path, there is no stagnant part of the gas, and the gas is heated by the laser beam. Therefore, laser light can be obtained without any temporal deterioration of the laser light.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、図６及び図
７にて示した従来のマイクロ波励起方式の気体レーザ装
置にあっては、レーザ出力を調整するときにマイクロ波
発振器１からマイクロ波のパルス周波数を変化させてレ
ーザ励起用の投入エネルギーを制御しているものである
が、レーザの連続出力及び高繰り返し出力を得るために
マイクロ波のパルス周波数を増大させて行くと、マイク
ロ波放電時に生じた荷電粒子がレーザ気体流で流されて
放電領域より充分に遠方に流し去られる前に次にのマイ
クロ波が到達してしまい、放電領域下流域の荷電粒子の
存在のために低インピーダンスとなった領域でも放電が
生じることになる。その結果、マイクロ波のパルス周波
数を増大させると放電領域が変化し、入力に対して所定
のレーザ出力が得られ難いという問題点を有していた。 また、図８及び図９にて示した従来の放電管方式の気体
レーザ装置にあっては、放電管１８の放電作用によって
レーザ出力を増幅させているため、放電管１８への投入
電力が限られているため、レーザ出力を増大させるには
放電管１８の全長を長くしなければならず、装置として
大型化してしまうという問題点を有していた。この発明
は、上記した点に鑑みてなされたものであり、マイクロ
波励起方式のものにおいて、マイクロ波の周波数の変化
にかかわらず、所定のレーザ出力が得られる気体レーザ
装置を得ることを目的としているものである。However, in the conventional microwave excitation type gas laser device shown in FIGS. 6 and 7, when adjusting the laser output, the microwave oscillator 1 The input energy for laser excitation is controlled by changing the pulse frequency, but when the microwave pulse frequency is increased in order to obtain continuous laser output and high repetition output, The next microwave arrives before the generated charged particles are swept away sufficiently far from the discharge region by the laser gas flow, resulting in low impedance and low impedance due to the presence of charged particles downstream of the discharge region. Discharge will occur even in the area where the As a result, when the pulse frequency of the microwave is increased, the discharge region changes, resulting in a problem in that it is difficult to obtain a predetermined laser output with respect to the input. In addition, in the conventional discharge tube type gas laser device shown in FIGS. 8 and 9, the laser output is amplified by the discharge action of the discharge tube 18, so the power input to the discharge tube 18 is limited. Therefore, in order to increase the laser output, the total length of the discharge tube 18 has to be increased, which poses a problem of increasing the size of the device. This invention has been made in view of the above-mentioned points, and aims to provide a gas laser device using a microwave excitation method that can obtain a predetermined laser output regardless of changes in the microwave frequency. It is something that exists.

【００１４】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明に係わる気体レ
ーザ装置にあっては、マイクロ波を出力するマイクロ波
発振器からのマイクロ波を導くための導波管と、レーザ
気体が封入される放電空間の一部を構成し、導波管に導
かれたマイクロ波の放電空間への入射窓となる誘電体と
、放電空間の一部を構成し、誘電体と対向して設けられ
た導電体壁と、放電空間に対して設けられ、マイクロ波
を反射するレーザ気体を通過する一対の第１及び第２の
通気性部材と、これら第１及び第２の通気性部材を介し
て放電空間内のレーザ気体を、マイクロ波による放電方
向と直交する方向に循環させるための循環手段と、レー
ザ気体の気体流方向及び放電方向と直交する光軸の端部
側における放電空間に対して設けられた全反射ミラーと
、光軸の端部側における放電空間に対して設けられた部
分透過ミラーと、光軸の折り返し部側における放電空間
に対して設けられ、全反射ミラー及び部分透過ミラーと
によってレーザ光路を形成する折り返しミラーとを設け
たものである。[Means for Solving the Problems] A gas laser device according to the present invention includes a waveguide for guiding microwaves from a microwave oscillator that outputs microwaves, and a discharge space in which laser gas is sealed. A dielectric material that forms a part of the discharge space and serves as an entrance window for microwaves guided by the waveguide into the discharge space, and a conductive wall that forms a part of the discharge space and is provided opposite the dielectric material. a pair of first and second ventilation members that are provided for the discharge space and allow the laser gas that reflects the microwave to pass through; A circulation means for circulating the laser gas in a direction perpendicular to the discharge direction by the microwave, and a circulation means provided for the discharge space at the end of the optical axis perpendicular to the gas flow direction and the discharge direction of the laser gas. A laser optical path is formed by a reflecting mirror, a partially transmitting mirror provided for the discharge space on the end side of the optical axis, and a total reflection mirror and a partially transmitting mirror provided for the discharge space on the folded side of the optical axis. A folding mirror is provided to form a mirror.

【００１５】[0015]

【作用】この発明にあっては、全反射ミラー、部分透過
ミラー及び折り返しミラーが、マイクロ波放電領域の全
域にわたってレーザ光路を形成し、マイクロ波の周波数
の変化によるマイクロ波放電領域の変化にかかわらず、
常に所定のレーザ出力を出力せしめる。[Function] In this invention, the total reflection mirror, the partial transmission mirror, and the folding mirror form a laser optical path over the entire microwave discharge area, and the laser beam path is formed over the entire microwave discharge area, regardless of changes in the microwave discharge area due to changes in the microwave frequency. figure,
Always output a predetermined laser power.

【００１６】[0016]

【実施例】以下、この発明の一実施例であるマイクロ波
放電によりレーザ気体にプラズマを発生させてレーザ励
起を行うマイクロ波方式の気体レーザ装置を図１ないし
図５に基づき説明すると、図において、１ａ〜１ｄはマ
イクロ波を出力するマイクロ波発振器で、マグネトロン
によって構成されているとともに、放熱用フィン２４が
設けられている。２ａ〜２ｄはこのマイクロ波発振器か
らのマイクロ波を導くための導波管、４はこの導波管の
開口部に設けられたマイクロ波結合窓である。[Embodiment] Hereinafter, a microwave type gas laser device which generates plasma in a laser gas by microwave discharge and excites the laser, which is an embodiment of the present invention, will be explained based on FIGS. 1 to 5. , 1a to 1d are microwave oscillators that output microwaves, and are composed of magnetrons, and are provided with heat radiation fins 24. 2a to 2d are waveguides for guiding microwaves from this microwave oscillator, and 4 is a microwave coupling window provided at the opening of this waveguide.

【００１７】５はこのマイクロ波結合窓に続く空洞壁、
６はこの空洞壁の中央部に設けられたリッジ、７は例え
ば炭酸ガスレーザ気体等のレーザ気体が封入される放電
空間８の一部を構成し、上記導波管２ａ〜２ｄ、マイク
ロ波結合窓４及び空洞壁５に導かれたレーザ気体が封入
される放電空間８の一部を構成し、上記導波管２ａ〜２
ｄに導かれたマイクロ波の上記放電空間８への入射窓と
なる誘電体で、例えば、アルミナ等によって構成されて
いるものである。２５は上記放電空間の一部を構成し、
上記誘電体７及び上記リッジ６と対向して設けられた導
電体壁、２６はこの導電体壁における上記リッジ６の対
向突出面に取り付けられた誘電体板で、上記リッジ６と
の間に放電プラズ２７ａが、リッジ６からずれたレーザ
気体の気体流下流側に位置する放電プラズ２７ｂが形成
されるものである。5 is a cavity wall following this microwave coupling window;
6 is a ridge provided at the center of the cavity wall, 7 is a part of a discharge space 8 in which a laser gas such as carbon dioxide laser gas is sealed, and the waveguides 2a to 2d and the microwave coupling window are connected to each other. The waveguides 2a to 2 constitute a part of the discharge space 8 in which the laser gas guided to the cavity walls 5 and 4 are sealed.
It is a dielectric material that serves as an incident window for the microwave guided by d into the discharge space 8, and is made of, for example, alumina. 25 constitutes a part of the discharge space,
A conductive wall 26 is provided to face the dielectric 7 and the ridge 6, and 26 is a dielectric plate attached to the opposite protruding surface of the ridge 6 on the conductive wall, and discharges electricity between the conductive wall and the ridge 6. A discharge plasma 27b is formed in which the plasma 27a is located on the downstream side of the laser gas flow, which is shifted from the ridge 6.

【００１８】１０、１１は上記放電空間８に対してその
側面に設けられ、マイクロ波をはんしゃするレーザ気体
を通過する一対の第１及び第２の通気性部材で、例えば
、金属製のハニカム構造体が用いられている。１２はこ
れら第１及び第２の通気性部材１０、１１を介して上記
放電空間８内のレーザ気体を、マイクロ波による放電方
向、つまり上記リッジ６と上記誘電体板２６とを結ぶ方
向と直交する方向に循環させるための循環手段で、上記
第１の通気性部材１０から上記放電空間８へレーザ気体
を送る連通部１２ａと、上記第２の通気性部材１１に連
結された送気管１２ｂと、上記連通部１２ａ内に配置さ
れたブロア１２ｃと、送気管１２ｂと連結され、高温に
なったレーザ気体を冷却する熱交換器１２ｄとによって
構成されているものである。Reference numerals 10 and 11 denote a pair of first and second breathable members, which are provided on the sides of the discharge space 8 and allow the laser gas that excites microwaves to pass therethrough. A honeycomb structure is used. Reference numeral 12 directs the laser gas in the discharge space 8 through the first and second breathable members 10 and 11 in a direction perpendicular to the direction of discharge by the microwave, that is, the direction connecting the ridge 6 and the dielectric plate 26. A communication section 12a for circulating laser gas from the first breathable member 10 to the discharge space 8, and an air supply pipe 12b connected to the second breathable member 11. , a blower 12c disposed within the communication section 12a, and a heat exchanger 12d connected to the air supply pipe 12b to cool the laser gas that has reached a high temperature.

【００１９】２８は上記レーザ気体の気体流方向、つま
り第１及び第２の通気性部材１０、１１を結ぶ方向及び
上記マイクロ波による放電方向と直交する光軸３１の端
部側における上記放電空間８に対して設けられた全反射
ミラー、２９は上記光軸３１の端部側における上記放電
空間８に対して設けられた部分透過ミラー、３０は上記
光軸３１の折り返し部側における上記放電空間８に対し
て設けられ、上記全反射ミラー２８及び部分透過ミラー
２９とによってレーザ光路を作成する折り返えしミラー
である。Reference numeral 28 denotes the discharge space on the end side of the optical axis 31 which is perpendicular to the gas flow direction of the laser gas, that is, the direction connecting the first and second breathable members 10 and 11, and the direction of discharge by the microwave. 29 is a partially transmitting mirror provided for the discharge space 8 on the end side of the optical axis 31, and 30 is the discharge space on the folded side of the optical axis 31. 8, is a folding mirror that creates a laser optical path with the total reflection mirror 28 and the partial transmission mirror 29.

【００２０】なお、上記空洞壁５、リッジ６、誘電体７
、導電体壁２５、誘電体板２６、第１及び第２通気性部
材１０、１１及び循環手段１２は、マイクロ波回路の一
種であるリッジ導波管型のマイクロ波空洞構造をもつレ
ーザヘッド部１４を構成しているものである。Note that the cavity wall 5, the ridge 6, the dielectric 7
, the conductor wall 25, the dielectric plate 26, the first and second ventilation members 10 and 11, and the circulation means 12 are a laser head portion having a ridge waveguide type microwave cavity structure, which is a type of microwave circuit. 14.

【００２１】次に、このように構成された気体レーザ装
置の動作について説明する。マイクロ波発振器１ａ〜１
ｄで発生したマイクロ波は、導波管２ａ〜２ｄを伝搬し
てマイクロ結合窓４でインピーダンスを整合されて効率
よくレーザヘッド部１４に結合される。このレーザヘッ
ド部１４はリッジ空洞状になっており、マイクロ波はそ
のリッジ６付近に集中して非常に強いマイクロ波電磁界
を発生させる。この強いマイクロ波電磁界により放電空
間８に封入されたレーザ気体が放電破壊してプラズマを
発生させ、レーザ媒質が励起される。Next, the operation of the gas laser device configured as described above will be explained. Microwave oscillator 1a-1
The microwave generated at point d propagates through the waveguides 2a to 2d, has its impedance matched by the micro coupling window 4, and is efficiently coupled to the laser head section 14. This laser head section 14 has a ridge cavity shape, and microwaves are concentrated near the ridge 6 to generate a very strong microwave electromagnetic field. Due to this strong microwave electromagnetic field, the laser gas sealed in the discharge space 8 is destroyed by discharge to generate plasma, and the laser medium is excited.

【００２２】ここで、ブロア１２ｃを作動させて連通部
１２ａから第１の通気性部材１０を介して放置空間８内
のレーザ気体による放電プラズマを吹き飛ばし、放電空
間８に新しいレーザ気体を送りこみ、この新しいレーザ
気体が送り込まれるとマイクロ波が発生し、同様に放電
プラズマが発生してレーザ媒質が励起されるものである
。レーザ媒質が励起され、レーザ発振条件が得られると
、光軸３１の端部に設けられた全反射ミラー２８及び部
分透過ミラー２９並びに光軸３１の折り返し部に設けら
れた折り返しミラー３０とでレーザ共振器を形成するこ
とによってレーザ発振光を部分透過ミラー２９から得て
いるものである。なお、第１及び第２の通気性部材１０
、１１により、放電空間８内のマイクロ波モードは影響
されることなく、ブロア１２ｃによるレーザ気体の強制
循環が行われているものである。Here, the blower 12c is operated to blow away the discharge plasma caused by the laser gas in the storage space 8 from the communication portion 12a through the first ventilation member 10, and to send new laser gas into the discharge space 8. When this new laser gas is sent in, microwaves are generated, and discharge plasma is also generated to excite the laser medium. When the laser medium is excited and the laser oscillation conditions are obtained, the laser is activated by the total reflection mirror 28 and the partial transmission mirror 29 provided at the end of the optical axis 31 and the folding mirror 30 provided at the folding portion of the optical axis 31. Laser oscillation light is obtained from a partially transmitting mirror 29 by forming a resonator. Note that the first and second breathable members 10
, 11, the microwave mode in the discharge space 8 is not affected, and the laser gas is forcedly circulated by the blower 12c.

【００２３】この時、放電空間８においてマイクロ放電
が行われており、マイクロ波の入射はプラズマの一方の
面からのみ、つまり誘電体７からのみ行われているので
、プラズマを内導体とする同軸モードのマイクロ波モー
ドが支配的となる現象が発生することがなく、所期のマ
イクロ波モードによる放電が行われているものである。At this time, a micro discharge is occurring in the discharge space 8, and since the microwave is incident only from one side of the plasma, that is, from the dielectric 7, the coaxial A phenomenon in which the microwave mode becomes dominant does not occur, and discharge is performed in the expected microwave mode.

【００２４】また、このようにリッジ空洞によるものに
おいては、誘電体７とプラズマとの境界に垂直な電界成
分を有するマイクロ波モードを形成するものであり、上
記のように構成されたものにあっても、誘電体７と導電
体壁２５及び誘電体板２６とが対向しているため、誘電
体壁２５に体しても垂直な電界成分を有し、プラズマを
貫く電界が生じているものである。しかも、誘電性を有
するプラズマが発生しても、そのプラズマより数桁導電
率の高い導電体壁２５に入射マイクロ波の終端電流が流
れ、導電体壁２５の表面に対して垂直にされ、発生され
たプラズマを貫通する電界が維持されることになる。従
って、マイクロ波がプラズマ中に浸透してプラズマを貫
く電流が流れ、この電流連続性からプラズマの深さ方向
に、空間的に一様な放電プラズマが発生しているもので
ある。[0024] Furthermore, in the case of the ridge cavity as described above, a microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric body 7 and the plasma is formed. However, since the dielectric 7, the conductive wall 25, and the dielectric plate 26 face each other, an electric field component is perpendicular to the dielectric wall 25, and an electric field that penetrates the plasma is generated. It is. Moreover, even if dielectric plasma is generated, the terminal current of the incident microwave flows through the conductive wall 25, which has a conductivity several orders of magnitude higher than that of the plasma, and is perpendicular to the surface of the conductive wall 25, causing generation. An electric field penetrating the plasma is maintained. Therefore, the microwave penetrates into the plasma and a current flows through the plasma, and the continuity of this current generates a spatially uniform discharge plasma in the depth direction of the plasma.

【００２５】さらに、誘電体７中を自由に伝搬するマイ
クロ波は、誘電体７とプラズマとの境界から均一にプラ
ズマ中に侵入し、マイクロ波放電が無電極放電であるた
め、本質的にアーク放電にならず、しかも、誘電体７が
容量性の分布バラストとして作用し、プラズマの横方向
についても空間的に一様な放電プラズマが発生している
ものである。従って、プラズマの深さ方向及び横方向に
、空間的に非常に均一な放電プラズマが発生し、放電全
体をレーゾの励起に適当な状態にすることが容易になっ
ているものである。Furthermore, the microwaves that propagate freely in the dielectric 7 uniformly enter the plasma from the boundary between the dielectric 7 and the plasma, and since the microwave discharge is an electrodeless discharge, it is essentially an arc. There is no discharge, and moreover, the dielectric 7 acts as a capacitive distributed ballast, and discharge plasma is generated which is spatially uniform in the lateral direction of the plasma. Therefore, a spatially very uniform discharge plasma is generated in the depth direction and the lateral direction of the plasma, and it is easy to bring the entire discharge into a state suitable for laser excitation.

【００２６】また、レーザ気体はブロア１２ｃによって
強制的に循環され、熱交換器１２ｄにより効率的に冷却
されるため、レーザ気体として炭酸ガスレーザ気体を用
いた場合に特に問題となる。レーザ気体の温度上昇によ
るレーザ出力の飽和をも防止できるものである。Furthermore, since the laser gas is forcibly circulated by the blower 12c and efficiently cooled by the heat exchanger 12d, this poses a particular problem when carbon dioxide laser gas is used as the laser gas. It is also possible to prevent saturation of the laser output due to a rise in the temperature of the laser gas.

【００２７】さらに、レーザ出力を増大させるために、
また、レーザの連続出力及び高繰返し出力を得るために
マイクロ波のパルス周波数を増大させて行くと、マイク
ロ波放電時に生じた荷電粒子がレーザ気体流で流されて
放電領域（放電プラズマ２７ａ）より充分に遠方に流し
去られる前に次のマイクロ波が到達して、リッジ６付近
に比べて弱い電界である部分においても荷電粒子の存在
のために低インピーダンスとなってその領域でも新たな
放電プラズマ２７ｂが生じることになり、レーザ媒質が
励起されるが、レーザ光路が全反射ミラー２８、部分透
過ミラー２９及び折り返しミラー３０によって折り返し
構成にしているので、リッジ６からずれた位置に存在す
る放電プラズマ２７ｂによって励起されたレーザ媒質も
レーザの光軸３１が通っているため、エネルギーを無駄
にすることなく、レーザの発振出力が得られ、マイクロ
波のパルス周波数を増大させることによって放電領域が
変化しても、入力に対して所定のレーザ出力が得られる
ものである。Furthermore, in order to increase the laser output,
Furthermore, when the pulse frequency of the microwave is increased in order to obtain continuous output and high repetition output of the laser, the charged particles generated during microwave discharge are swept away by the laser gas flow and are removed from the discharge region (discharge plasma 27a). The next microwave reaches the area before it is washed away sufficiently far, and even in the area where the electric field is weaker than near the ridge 6, the impedance becomes low due to the presence of charged particles, and a new discharge plasma is generated in that area as well. 27b is generated, and the laser medium is excited. However, since the laser optical path is configured to be folded by the total reflection mirror 28, the partial transmission mirror 29, and the folding mirror 30, the discharge plasma existing at a position shifted from the ridge 6 Since the optical axis 31 of the laser also passes through the laser medium excited by the laser medium 27b, the oscillation output of the laser can be obtained without wasting energy, and the discharge area can be changed by increasing the pulse frequency of the microwave. However, a predetermined laser output can be obtained for the input.

【００２８】[0028]

【発明の効果】この発明は、以上に述べたように、マイ
クメロ波放電によりレーザ気体にプラズマを発生させて
レーザ励起を行うマイクロ波起方式の気体レーザ装置に
おいて、レーザ気体の気体流れ方向及び放電方向と直行
する光軸の端部側における放電空間に対して設けられた
全反射ミラーと、光軸の端部側における放電空間に対し
て設けられた部分透過ミラー、光軸の折り返し部側にお
ける放電空間に対して設けられ、全反射ミラー及び部分
透過ミラーとによってレーザ光路を形成する折り返しミ
ラーとを設けたものとしたので、レーザ出力の増減をマ
イクロ波のパルス周波数を変化させて行っても、このマ
イクロ波の周波数の変化による放電領域の変化にかかわ
らず、マイクロ波の励起エルネギーを損することなく、
所定の出力が得られるという効果を有するものである。Effects of the Invention As described above, the present invention provides a microwave-induced gas laser device in which laser excitation is performed by generating plasma in a laser gas using a microwave discharge. A total reflection mirror provided for the discharge space on the end side of the optical axis perpendicular to the direction, a partially transmitting mirror provided for the discharge space on the end side of the optical axis, and a mirror provided for the discharge space on the side of the folded part of the optical axis. Since a folding mirror is provided for the discharge space and forms a laser optical path with a total reflection mirror and a partial transmission mirror, the laser output can be increased or decreased by changing the microwave pulse frequency. , regardless of changes in the discharge area due to changes in the microwave frequency, without losing the excitation energy of the microwave,
This has the effect that a predetermined output can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図１】この発明の一実施例を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the invention.

【図２】この発明の一実施例を示す正面図。FIG. 2 is a front view showing one embodiment of the invention.

【図３】この発明の一実施例を示す平面図。FIG. 3 is a plan view showing an embodiment of the invention.

【図４】図１及び図３のＡ−Ａ断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIGS. 1 and 3.

【図５】この発明の一実施例におけるレーザ気体の下流
方向への折り返し共振器を示すための斜視図。FIG. 5 is a perspective view showing a resonator for folding laser gas in a downstream direction in an embodiment of the present invention.

【図６】従来のマイクロ波放電によりレーザ気体にプラ
ズマを発生させてレーザ励起を行うマイクロ波励起方式
の気体レーザ装置を示す断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional microwave excitation type gas laser device that generates plasma in a laser gas using microwave discharge to excite the laser.

【図７】図６に示した気体レーザ装置における概略斜視
構成図。7 is a schematic perspective configuration diagram of the gas laser device shown in FIG. 6. FIG.

【図８】従来の放電管方式の気体レーザ装置を示す平面
図。FIG. 8 is a plan view showing a conventional discharge tube type gas laser device.

【図９】図８に示した気体レーザ装置における正面図。9 is a front view of the gas laser device shown in FIG. 8. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ａ〜１ｄ　　マイクロ波発振器 ２ａ〜２ｄ　　導波管 ７　　　　　　　　　　誘電体 ８　　　　　　　　　　放電空間 １０、１１　　第１及び第２の通気性部材１２　　　　
　　　　循環手段 １４　　　　　　　　レーザヘッド部 ２５　　　　　　　　導電体壁 ２８　　　　　　　　全反射ミラー ２９　　　　　　　　部分透過ミラー ３０　　　　　　　　折り返しミラー1a to 1d Microwave oscillators 2a to 2d Waveguide 7 Dielectric 8 Discharge spaces 10, 11 First and second breathable members 12
Circulation means 14 Laser head section 25 Conductive wall 28 Total reflection mirror 29 Partial transmission mirror 30 Returning mirror

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】　　マイクロ波を出力するマイクロ波発振
器、このマイクロ波発振器からのマイクロ波を導くため
の導波管、レーザ気体が封入される放電空間の一部を構
成し、上記導波管に導かれたマイクロ波の上記放電空間
への入射窓となる誘導体、上記放電空間の一部を構成し
、上記誘導体と対向して設けられた導電体壁、上記放電
空間に対して設けられ、マイクロ波を反射するレーザ気
体を通過する一対の第１及び第２の通気性部材、これら
第１及び第２の通気性部材を介して上記放電空間内のレ
ーザ気体を、マイクロ波による放電方向と直交する方向
に循環させるための循環手段、上記レーザ気体の気体流
方向及び上記放電方向と直交する光軸の端部側における
上記放電空間に対して設けられた全反射ミラー、上記光
軸の折り返し部側における上記放電空間に対して設けら
れ、上記全反射ミラー及び部分透過ミラーとによってレ
ーザ光路を形成する折り返しミラーを備えた気体レーザ
装置。Claim 1: A microwave oscillator that outputs microwaves, a waveguide for guiding the microwaves from the microwave oscillator, a part of a discharge space in which laser gas is sealed, and a waveguide that is connected to the waveguide. a dielectric which serves as an incident window for guided microwaves into the discharge space; a conductor wall forming a part of the discharge space and provided facing the dielectric; A pair of first and second air permeable members through which the laser gas that reflects the waves passes, and the laser gas in the discharge space is directed through the first and second air permeable members perpendicular to the direction of discharge by the microwave. a total reflection mirror provided for the discharge space on the end side of the optical axis perpendicular to the gas flow direction of the laser gas and the discharge direction; and a folding part of the optical axis. A gas laser device including a folding mirror that is provided to the discharge space on the side and forms a laser optical path with the total reflection mirror and the partial transmission mirror.