JPH0626278B2 - Gas laser device - Google Patents
Gas laser deviceInfo
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- JPH0626278B2 JPH0626278B2 JP59142530A JP14253084A JPH0626278B2 JP H0626278 B2 JPH0626278 B2 JP H0626278B2 JP 59142530 A JP59142530 A JP 59142530A JP 14253084 A JP14253084 A JP 14253084A JP H0626278 B2 JPH0626278 B2 JP H0626278B2
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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
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はヘリウムと他のガスまたは金属蒸気の混合ガス
を利用したガスレーザ装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas laser device using a mixed gas of helium and another gas or metal vapor.
（従来の技術） ヘリウム−ネオンガスレーザ，アルゴンガスレーザ，あ
るいはヘリウムとカドミウム，亜鉛その他の金属蒸気を
封入したガスレーザ（金属蒸気レーザと言う）などにお
いて管内のヘリウムガス圧が減少してレーザ発振が停止
してしまうという問題がある。(Prior Art) In a helium-neon gas laser, an argon gas laser, or a gas laser in which helium and cadmium, zinc or other metal vapor is enclosed (called a metal vapor laser), the helium gas pressure in the tube is reduced and laser oscillation stops. There is a problem that it ends up.
これは放電時に不活性ガス原子がガラス管壁に衝突し、
ガラス管内にもぐり込む現象、あるいは金属蒸気レーザ
においては金属蒸気がガラス管内壁に堆積する際ヘリウ
ム原子が吸収されてしまう、いわゆるガスクリーンアッ
プ現象によって管内のヘリウムガス圧が減少することに
よると考えられる。This is because the inert gas atoms collide with the glass tube wall during discharge,
It is considered that the helium gas pressure in the tube decreases due to a phenomenon of slipping into the glass tube, or in a metal vapor laser, helium atoms are absorbed when metal vapor is deposited on the inner wall of the glass tube, that is, a so-called gas clean-up phenomenon.
この問題を解決するために、従来のガスレーザ装置では
ガスレーザ管にガス溜を接続してこれらの間に電熱線で
加熱できるようにした石英製の隔壁を設け、ガスを補給
できるようにしたものがあった。In order to solve this problem, in the conventional gas laser device, a gas reservoir is connected to the gas laser tube and a quartz partition wall that can be heated by a heating wire is provided between them so that gas can be supplied. there were.
また前記方式をさらに発展させたものとしてレーザ管内
に配置した圧力センサの出力を利用して石英隔壁を加熱
し、自動的に圧力を制御するものがあった。Further, as a further development of the above method, there is a method in which the output of a pressure sensor arranged in the laser tube is used to heat the quartz partition wall and automatically control the pressure.
石英製の隔壁を通してヘリウムガスを供給する調圧手段
は隔壁を加熱しない室温時においてもわずかであるが常
時ヘリウムガスが供給されるので長時間動作させなかっ
た場合レーザ管動作の最適ガス圧よりも高いガス圧にな
る。The pressure adjusting means for supplying the helium gas through the quartz partition wall is constantly supplied with helium gas even at room temperature when the partition wall is not heated. High gas pressure.
またヘリウム−カドミウムホロー陰極レーザ管のように
複数のレーザ発振線を持ち、いずれかを選択するために
ガス圧を増減するものがある。Further, there is one that has a plurality of laser oscillation lines such as a helium-cadmium hollow cathode laser tube and that increases or decreases the gas pressure to select one of them.
このような場合には従来技術では、ガス圧を増加させる
ことはできるが減少させることはできないので前記対応
は不可能であった。In such a case, the conventional technique cannot cope with the problem because the gas pressure can be increased but cannot be decreased by the conventional technique.
（発明の目的） 本発明の目的はガスレーザ管内の圧力を高、低いずれの
方向にも調圧して最適レーザ発振を得るようにその圧力
を自動的に調圧することができるガスレーザ装置を提供
することにある。(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a gas laser device capable of automatically adjusting the pressure in a gas laser tube in either a high direction or a low direction to obtain optimum laser oscillation. It is in.
（発明の構成および作用） 前記目的を達成するために本発明によるガスレーザ装置
は、電極が設けられているガスレーザ管と、このガスレ
ーザ管内のガス圧を測定するガス圧測定手段と、このガ
スレーザ管に連通している補助室と、ガス圧測定手段の
出力に応じて、前記補助室内の温度を変えることによ
り、ガス分子数を一定に保持したままガスレーザ管内の
ガス圧を所望の値にするガス圧調整手段とから構成され
ている。(Structure and operation of the invention) In order to achieve the above-mentioned object, a gas laser device according to the present invention includes a gas laser tube provided with an electrode, a gas pressure measuring means for measuring a gas pressure in the gas laser tube, and a gas laser tube. By changing the temperature in the auxiliary chamber communicating with the output of the gas pressure measuring means, the gas pressure in the gas laser tube is kept at a desired value while keeping the number of gas molecules constant. It is composed of adjusting means.
ここでガスレーザ管の内容積をＶ１〔ｌ〕， ガス溜の内容積をＶ２〔ｌ〕， レーザ動作中のレーザ管内の温度をＴ１〔゜Ｋ〕， ガス溜の温度をＴ２〔゜Ｋ〕， ガスレーザ装置全体がＴ０〔゜Ｋ〕の時の封入ガス圧を
Ｐ０〔atm 〕， レーザ動作中のガスレーザ管内のガス圧をＰ１〔atm 〕
とすると ボイル・シャルルの法則より次の式が導き出される。Here, the internal volume of the gas laser tube is V 1 [l], the internal volume of the gas reservoir is V 2 [l], the temperature in the laser tube during laser operation is T 1 [° K], and the temperature of the gas reservoir is T 2 [ 1 ]. ° K], the gas pressure of the gas laser device is P 0 [atm] when the entire gas laser device is T 0 [° K], and the gas pressure in the gas laser tube during laser operation is P 1 [atm]
Then, the following formula is derived from Boyle-Charles' law.
Ｐ１＝｛Ｔ１Ｔ２（Ｖ１＋Ｖ２）｝Ｐ０ ／｛Ｔ０（Ｖ１Ｔ２＋Ｖ２Ｔ１）｝ ここでＴ０，Ｐ０，Ｖ１，Ｖ２は定数である。また、Ｔ
１はレーザ発振中は常に最適な値であることが要求され
ている温度であるから変化させることのできない値であ
る。P 1 = {T 1 T 2 (V 1 + V 2 )} P 0 / {T 0 (V 1 T 2 + V 2 T 1 )} where T 0 , P 0 , V 1 and V 2 are constants. Also, T
1 is a value that cannot be changed because the temperature is always required to be an optimum value during laser oscillation.
本発明ではレーザ動作中のガスレーザ管内のガス圧Ｐ１
を前記ガス圧測定器により測定する。このガス圧測定器
の出力にしたがって前記放熱手段を駆動することにより
ガス溜の温度Ｔ２を変化させる。In the present invention, the gas pressure P 1 in the gas laser tube during laser operation is
Is measured by the gas pressure measuring device. The temperature T 2 of the gas reservoir is changed by driving the heat dissipation means according to the output of the gas pressure measuring device.
前記ガス圧Ｐ１はガス溜の温度Ｔ２により前述の式に示
すように所定の圧力を維持される。The gas pressure P 1 is maintained at a predetermined pressure by the gas reservoir temperature T 2 as shown in the above equation.
（実施例） 以下、図面等を参照して本発明さらに詳しく説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
第１図は本発明によるガスレーザ装置の実施例であるヘ
リウム−カドミウムホロー陰極型金属蒸気レーザ装置の
一部を破断して示した図である。レーザ管１１内には最
適レーザ動作が得られるヘリウムガス圧１３．５Torrの
ヘリウムが充填されている。FIG. 1 is a partially cutaway view of a helium-cadmium hollow cathode type metal vapor laser device which is an embodiment of a gas laser device according to the present invention. The laser tube 11 is filled with helium having a helium gas pressure of 13.5 Torr for obtaining optimum laser operation.
レーザ管１１内には、長さ４０cmのパイプの側壁に、軸
に沿って５個の孔１２ａ〜１２ｅのあるホロー陰極１２
が配置されている。In the laser tube 11, a hollow cathode 12 having five holes 12a to 12e along the axis is formed on the side wall of a pipe having a length of 40 cm.
Are arranged.
ホロー陰極１２の前記各孔１２ａ〜１２ｅに対応するレ
ーザ管１１の位置に棒状の陽極１３，１４，１５，１
６，１７が配置されている。Rod-shaped anodes 13, 14, 15, 1 are arranged at the positions of the laser tube 11 corresponding to the holes 12a to 12e of the hollow cathode 12.
6 and 17 are arranged.
またホロー陰極１２の内壁にはカドミウムが塗布されて
いる。Further, the inner wall of the hollow cathode 12 is coated with cadmium.
レーザ管１１の内容積は０．１５である。The internal volume of the laser tube 11 is 0.15.
また、レーザ管１１から伸びた枝管にピラニ測定子２１
および内容積０．３のガス溜３１が配置されている。In addition, a Pirani measuring element 21 is attached to the branch tube extending from the laser tube 11.
A gas reservoir 31 having an inner volume of 0.3 is arranged.
そしてガス溜３１の外壁にはガス溜３１の温度を制御す
るための電熱線３２が配置されている。A heating wire 32 for controlling the temperature of the gas reservoir 31 is arranged on the outer wall of the gas reservoir 31.
全体が室温３００゜Ｋのとき、ヘリウムを１０Torr封入
する。When the room temperature is 300 ° K, helium is charged at 10 Torr.
ホロー陰極１２と陽極１３，１４，１５，１６，１７間
に電圧を印加して放電を発生させると、ホロー陰極１２
内に塗布されたカドミウムが蒸気化することによりカド
ミウムのレーザ発振が得られる。When a voltage is applied between the hollow cathode 12 and the anodes 13, 14, 15, 16, 17 to generate discharge, the hollow cathode 12
Laser emission of cadmium is obtained by vaporizing the cadmium applied inside.
このときレーザ管１１内のヘリウムガス温度が上昇し、
レーザ管１１の最適温度が４７３゜Ｋで、ガス溜３１の
管壁温度が３７３゜Ｋの時にレーザ管１１内のヘリウム
ガス圧は１３．５Torrとなり、最適動作圧力が得られ
る。At this time, the helium gas temperature in the laser tube 11 rises,
When the optimum temperature of the laser tube 11 is 473 ° K and the tube wall temperature of the gas reservoir 31 is 373 ° K, the helium gas pressure in the laser tube 11 becomes 13.5 Torr, and the optimum operating pressure is obtained.
しかし、レーザ管１１内のガス圧はガスクリーンアップ
現象によって平均して３×１０−６〔Torr・／sec 〕
の速度で減少していく。However, the gas pressure in the laser tube 11 is 3 × 10 −6 [Torr · / sec] on average due to the gas cleanup phenomenon.
It decreases at the speed of.
このためガス圧を安定化するために帰還回路５０によ
り、ピラニ測定子２１で測定するガス圧が常に１３．５
Torrになるようにガス溜３１に巻かれた電熱線３２の電
流を自動的に制御する。Therefore, in order to stabilize the gas pressure, the feedback circuit 50 keeps the gas pressure measured by the Pirani probe 21 constant at 13.5.
The electric current of the heating wire 32 wound around the gas reservoir 31 is automatically controlled so as to reach Torr.
すなわちレーザ管１１内のガス圧が１３．５Torrよりも
低い場合には電熱線３２に電流を流して、ガス溜３１の
温度を３７３゜Ｋよりも高くすることによってガス圧が
一定に保たれる。That is, when the gas pressure in the laser tube 11 is lower than 13.5 Torr, an electric current is passed through the heating wire 32 to raise the temperature of the gas reservoir 31 to higher than 373 ° K so that the gas pressure is kept constant. .
また、ガス圧が１３．５Torrよりも高い場合、あるいは
設定値を１３．５Torrより低いガス圧にしたい場合には
容器３１の温度を３７３゜Ｋよりも低くすることによっ
てガス圧の調節が行なえる。If the gas pressure is higher than 13.5 Torr, or if the set value is to be lower than 13.5 Torr, the gas pressure can be adjusted by lowering the temperature of the container 31 below 373 ° K. .
第２図は本発明によるガスレーザ装置の第２の実施例で
あるヘリウム−カドミウムホロー陰極型金属蒸気レーザ
装置の一部を破断して示した図である。FIG. 2 is a partially cutaway view of a helium-cadmium hollow cathode type metal vapor laser device which is a second embodiment of the gas laser device according to the present invention.
レーザ管１１および電極等の構成は前述した実施例と異
ならない。ガス溜３１にヘリウム透過壁を有するガス溜
４１が連設されている。ピラニ測定子２１で測定された
管１１の内圧に対応する信号は帰還回路５０を介してガ
ス溜３１の温度を調節するための電熱線３２およびヘリ
ウム透過量を調節するための電熱線４２に帰還される。The configurations of the laser tube 11 and the electrodes are not different from those of the above-described embodiment. A gas reservoir 41 having a helium permeable wall is connected to the gas reservoir 31. The signal corresponding to the internal pressure of the tube 11 measured by the Pirani probe 21 is returned to the heating wire 32 for adjusting the temperature of the gas reservoir 31 and the heating wire 42 for adjusting the helium permeation amount via the feedback circuit 50. To be done.
この実施例装置においても前記実施例同様に管１１内の
圧力を所望の圧力に保つことができる。またガス溜３１
にヘリウム透過壁を有するガス溜４１を連設してあるか
らより長寿命のガスレーザ装置を提供することができ
る。Also in the apparatus of this embodiment, the pressure in the pipe 11 can be maintained at a desired pressure as in the above-mentioned embodiment. In addition, the gas reservoir 31
Since the gas reservoir 41 having a helium permeation wall is connected to the gas reservoir 41, a gas laser device having a longer life can be provided.
（変形例） 以上詳しく説明した実施例について本発明の範囲内で種
々の変形を施すことができる。(Modifications) Various modifications can be made to the embodiments described in detail above within the scope of the present invention.
前述の実施例はヘリウム−カドミウムホロー陰極レーザ
に係るものである。The above embodiments relate to a helium-cadmium hollow cathode laser.
本発明は他のレーザ装置例えば、ヘリウム−ネオン，ア
ルゴンなどのガスレーザ等に対しても同様に適用でき
る。The present invention can be similarly applied to other laser devices, for example, gas lasers such as helium-neon and argon.
（発明の効果） 本発明によるレーザ装置の特徴を列挙すると次のとおり
である。(Effects of the Invention) The features of the laser device according to the present invention are listed below.
(1)レーザ管内のガス圧が異常に増大、減少した場合で
あっても短時間で最初の設定圧力に復旧が可能である。
特にレーザ管内ガス圧を減少させる手段は本方式によっ
て初めて可能になった。(1) Even if the gas pressure inside the laser tube increases or decreases abnormally, the initial set pressure can be restored in a short time.
Especially, the method for reducing the gas pressure in the laser tube has become possible for the first time.
(2)ヘリウム−カドミウムホロー陰極レーザは可視域で
赤、緑、青の３色を同時発振することが知られている
が、各波長の最適ヘリウムガス圧はそれぞれ異なる。(2) It is known that the helium-cadmium hollow cathode laser simultaneously oscillates three colors of red, green and blue in the visible range, but the optimum helium gas pressure for each wavelength is different.
発明者の実験では赤が７〜１０Torr，緑が１５〜２０To
rr，青が１０〜１５Torrが最適である。In the experiment by the inventor, red is 7 to 10 Torr and green is 15 to 20 Torr
rr and blue are optimally 10 to 15 Torr.
通常３色を同時発振させるには各波長の出力の関係から
約１０Torrで封じ切る。Normally, in order to oscillate three colors at the same time, it is closed at about 10 Torr due to the output of each wavelength.
各色の出力バランスを変えたり、また単色のみのレーザ
発振線を高出力で得るためには本発明によるガス圧の微
妙な調整が極めて有効である。The delicate adjustment of the gas pressure according to the present invention is extremely effective in changing the output balance of each color and obtaining a laser oscillation line of only a single color with high output.
(3)ヘリウム−カドミウムホロー陰極レーザはヘリウム
ガス圧（Ｐ）と陽極−陰極間隔（ｄ）の積（Ｐ・ｄ積）
が５（Torr・ｃｍ）前後において最も発振効率が大きく
なるが、この時の放電開始電圧は１０００Ｖ程度にも達
することがある。(3) The helium-cadmium hollow cathode laser has a product (P · d product) of helium gas pressure (P) and anode-cathode distance (d).
Of about 5 (Torr · cm), the oscillation efficiency becomes the highest, but the discharge starting voltage at this time may reach about 1000V.
本発明によればこの様な放電開始が困難となる場合には
放電開始時のみガス溜めの温度を適宜にコントロールし
て、放電開始電圧を下げることができるので電源への負
担を軽くすることができる。According to the present invention, when it is difficult to start such discharge, the temperature of the gas reservoir can be appropriately controlled only at the start of discharge to lower the discharge start voltage, thus reducing the burden on the power supply. it can.
第１図は本発明によるガスレーザ装置の第１の実施例で
あるヘリウム−カドミウムホロー陰極型金属蒸気レーザ
装置の一部を破断して示した図である。 第２図は本発明によるガスレーザ装置の第２の実施例で
あるヘリウム−カドミウムホロー陰極型金属蒸気レーザ
装置の一部を破断して示した図である。 １１……レーザ管 １２……ホロー陰極 １２ａ〜１２ｅ……ホロー陰極に設けられた孔 １３，１４，１５，１６，１７……陽極 ２１……ピラニ測定子 ３１……ガス溜 ３２……電熱線 ４１……ヘリウム透過壁を有するガス溜 ４２……ヘリウム透過量を調節するための電熱線 ５０……帰還回路FIG. 1 is a partially cutaway view of a helium-cadmium hollow cathode type metal vapor laser device which is a first embodiment of a gas laser device according to the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway view of a helium-cadmium hollow cathode type metal vapor laser device which is a second embodiment of the gas laser device according to the present invention. 11 ... Laser tube 12 ... Hollow cathode 12a-12e ... Holes provided in the hollow cathode 13, 14, 15, 16, 17 ... Anode 21 ... Pirani probe 31 ... Gas reservoir 32 ... Heating wire 41 ... Gas reservoir having helium permeation wall 42 ... Heating wire for adjusting helium permeation amount 50 ... Feedback circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 厚 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−218184（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−43494（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsushi Honma 1126-1 Nono, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture, Hamamatsu Photonics Co., Ltd. (56) Reference JP-A-58-218184 (JP, A) JP-A-53 -43494 (JP, A)
Claims (2)
記ガスレーザ管内のガス圧を測定するガス圧測定手段
と、 前記ガスレーザ管に連通している補助室と、 前記ガス圧測定手段の出力に応じて、前記補助室内の温
度を変えることにより、ガス分子数を一定に保持したま
まガスレーザ管内のガス圧を所望の値にするガス圧調整
手段とを備えたガスレーザ装置。1. A gas laser tube provided with an electrode, gas pressure measuring means for measuring gas pressure in the gas laser tube, an auxiliary chamber communicating with the gas laser tube, and an output of the gas pressure measuring means. Accordingly, by changing the temperature in the auxiliary chamber, there is provided a gas laser device including a gas pressure adjusting means for adjusting the gas pressure in the gas laser tube to a desired value while keeping the number of gas molecules constant.
ある特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。2. The gas laser device according to claim 1, wherein the gas laser device is a metal vapor laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142530A JPH0626278B2 (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | Gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142530A JPH0626278B2 (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | Gas laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6122678A JPS6122678A (en) | 1986-01-31 |
| JPH0626278B2 true JPH0626278B2 (en) | 1994-04-06 |
Family
ID=15317500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59142530A Expired - Lifetime JPH0626278B2 (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | Gas laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0626278B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07100595B2 (en) * | 1988-12-21 | 1995-11-01 | 三菱電機株式会社 | Middle high speed moving sidewalk |
| JP6189883B2 (en) | 2015-01-29 | 2017-08-30 | ファナック株式会社 | Gas laser device for determining composition ratio of laser gas |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5343494A (en) * | 1976-10-01 | 1978-04-19 | Kinmon Denki Kk | Vapour laser discharge tube of helium metal |
| JPS58218184A (en) * | 1982-06-14 | 1983-12-19 | Kimmon Electric Co Ltd | Laser lighting circuit |
-
1984
- 1984-07-10 JP JP59142530A patent/JPH0626278B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6122678A (en) | 1986-01-31 |
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