JPH10154839A - レーザガスのマイクロ波放電励起方法 - Google Patents
レーザガスのマイクロ波放電励起方法Info
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- JPH10154839A JPH10154839A JP31442896A JP31442896A JPH10154839A JP H10154839 A JPH10154839 A JP H10154839A JP 31442896 A JP31442896 A JP 31442896A JP 31442896 A JP31442896 A JP 31442896A JP H10154839 A JPH10154839 A JP H10154839A
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- discharge
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電管の内壁近傍に放電を発生させることに
よって、レーザガス全体を放電させ、レーザ出力及び発
振効率を向上させることができる方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 マイクロ波発振器３から出力されたマイ
クロ波を空胴共振器１に導入し、その電界によって放電
を発生させる放電管２と、全反射鏡１０及び出力鏡１１
からなる光共振器とによって構成されるレーザ発振器に
おいて、前記空胴共振器１内に設置したコイル１３によ
って当該空胴共振器１中の放電管２内のガス全体を放電
させることを特徴とする。
よって、レーザガス全体を放電させ、レーザ出力及び発
振効率を向上させることができる方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 マイクロ波発振器３から出力されたマイ
クロ波を空胴共振器１に導入し、その電界によって放電
を発生させる放電管２と、全反射鏡１０及び出力鏡１１
からなる光共振器とによって構成されるレーザ発振器に
おいて、前記空胴共振器１内に設置したコイル１３によ
って当該空胴共振器１中の放電管２内のガス全体を放電
させることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波領域の
電磁波によって放電励起させる方法に関するものであ
る。
電磁波によって放電励起させる方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のマイクロ波放電励起方法を用いた
ＣＯ2レーザ装置を図７を参照して説明する。図７に従
来のマイクロ波放電励起方法によるＣＯ2レーザ装置の
構成を示す。
ＣＯ2レーザ装置を図７を参照して説明する。図７に従
来のマイクロ波放電励起方法によるＣＯ2レーザ装置の
構成を示す。
【０００３】同図に示すように、ループ状のアンテナ５
を先端に取り付けた同軸導波管４を介してマイクロ波発
振器３に連結する円筒型空胴共振器１の両端にはスリー
ブ９が貫通して夫々設けられ、これらスリーブ９を通じ
て放電管２が円筒型空胴共振器１の内部に挿入・設置さ
れている。この円筒型空胴共振器１はマイクロ波発振器
３が出力するマイクロ波でＴＭ０１０モードに共振し、
その内部に軸方向均一電界を形成する。
を先端に取り付けた同軸導波管４を介してマイクロ波発
振器３に連結する円筒型空胴共振器１の両端にはスリー
ブ９が貫通して夫々設けられ、これらスリーブ９を通じ
て放電管２が円筒型空胴共振器１の内部に挿入・設置さ
れている。この円筒型空胴共振器１はマイクロ波発振器
３が出力するマイクロ波でＴＭ０１０モードに共振し、
その内部に軸方向均一電界を形成する。
【０００４】放電管２の内部にはレーザガスとしてＣＯ
2、Ｎ2、Ｈeの混合ガスをガス循環ポンプ８を用いて流
しており、放電管２のガス流れ上流側及び下流側の夫々
に熱交換器７を設置しガスを冷却している。さらに、放
電管２の上流側に設置したノズル６を用いて、放電管２
の内部に旋回ガス流れを形成している。また、放電管２
の両端にはそれぞれ光共振器を構成する全反射鏡１０と
出力鏡１１が設置されている。
2、Ｎ2、Ｈeの混合ガスをガス循環ポンプ８を用いて流
しており、放電管２のガス流れ上流側及び下流側の夫々
に熱交換器７を設置しガスを冷却している。さらに、放
電管２の上流側に設置したノズル６を用いて、放電管２
の内部に旋回ガス流れを形成している。また、放電管２
の両端にはそれぞれ光共振器を構成する全反射鏡１０と
出力鏡１１が設置されている。
【０００５】従って、マイクロ波発振器３から出力され
たマイクロ波が同軸導波管４を伝搬して円筒型空胴共振
器１内に導入されると、放電管２内のレーザガスがマイ
クロ波の電界により放電励起される。これにより、レー
ザガスからの誘導放出光を得て、全反射鏡１０と出力鏡
１１との問での往復反射によって増幅し、出力鏡１１か
らレーザ光１２となって出力する。
たマイクロ波が同軸導波管４を伝搬して円筒型空胴共振
器１内に導入されると、放電管２内のレーザガスがマイ
クロ波の電界により放電励起される。これにより、レー
ザガスからの誘導放出光を得て、全反射鏡１０と出力鏡
１１との問での往復反射によって増幅し、出力鏡１１か
らレーザ光１２となって出力する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】マイクロ波によるレー
ザガスの放電励起法は既に公知である（Ｈａｎｄｙ ａ
ｎｄ Ｂｒａｎｄｌｅｌｉｋ，ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４９，３７５３−３７５６（１９７８））。
ザガスの放電励起法は既に公知である（Ｈａｎｄｙ ａ
ｎｄ Ｂｒａｎｄｌｅｌｉｋ，ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４９，３７５３−３７５６（１９７８））。
【０００７】しかし、マイクロ波を封入した従来の空胴
共振器を用いてレーザ発振させる場合、レーザ出力密度
を上げるためにガス圧力を高くすると、放電管内の旋回
ガス流れによって生じる放電管の中心部と内壁近くでの
圧力差が大きくなり、放電が放電管の中心部に集中す
る。この為、放電管内のレーザガス全体を放電励起でき
なくなり、レーザ出力が低下するという欠点がある。
共振器を用いてレーザ発振させる場合、レーザ出力密度
を上げるためにガス圧力を高くすると、放電管内の旋回
ガス流れによって生じる放電管の中心部と内壁近くでの
圧力差が大きくなり、放電が放電管の中心部に集中す
る。この為、放電管内のレーザガス全体を放電励起でき
なくなり、レーザ出力が低下するという欠点がある。
【０００８】また、ガス圧力を高くしない場合でも、レ
ーザ出力を上げるために放電管径を大きくしても、放電
が管径の拡大に応じて拡がらずレーザ出力が向上しない
という欠点がある。本発明は、上記従来技術に鑑みて成
されたものであり、放電管の内壁近傍に放電を発生させ
ることによって、レーザガス全体を放電させ、レーザ出
力及び発振効率を向上させることができる方法を提供す
ることを目的とする。
ーザ出力を上げるために放電管径を大きくしても、放電
が管径の拡大に応じて拡がらずレーザ出力が向上しない
という欠点がある。本発明は、上記従来技術に鑑みて成
されたものであり、放電管の内壁近傍に放電を発生させ
ることによって、レーザガス全体を放電させ、レーザ出
力及び発振効率を向上させることができる方法を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成はマイクロ波発振器から出力されたマイクロ
波を空胴共振器に導入し、その電界によって放電を発生
させる放電管と、全反射鏡及び出力鏡からなる光共振器
とによって構成されるレーザ発振器において、前記空胴
共振器内にコイルを設置することにより放電管内のガス
全体を放電させることを特徴とする。
発明の構成はマイクロ波発振器から出力されたマイクロ
波を空胴共振器に導入し、その電界によって放電を発生
させる放電管と、全反射鏡及び出力鏡からなる光共振器
とによって構成されるレーザ発振器において、前記空胴
共振器内にコイルを設置することにより放電管内のガス
全体を放電させることを特徴とする。
【００１０】〔作用〕円筒型空胴共振器の内部にマイク
ロ波をカップリングするコイルを設置して、放電管内壁
近くに形成する電界を強化することによって、放電管内
壁近くに放電を発生させ、ガス全体を放電することかで
きる。
ロ波をカップリングするコイルを設置して、放電管内壁
近くに形成する電界を強化することによって、放電管内
壁近くに放電を発生させ、ガス全体を放電することかで
きる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１〜図６、表
１を参照して説明する。本発明の実施例１を図１に示
す。本実施例は、空胴共振器として円筒型空胴共振器を
用いるものである。
１を参照して説明する。本発明の実施例１を図１に示
す。本実施例は、空胴共振器として円筒型空胴共振器を
用いるものである。
【００１２】同図に示すように本実施例のレーザ発振器
は、ＣＯ2レーザ用のレーザガス（ＣＯ2，Ｎ2，Ｈe，圧
力５０Ｔｏｒｒ）を対象として、円筒型空胴共振器１
（内径８．３ｃｍ、長さ１０ｃｍ）の両端にはスリーブ
９が貫通して夫々設けられ、これらスリーブ９を通じて
放電管２が円筒型空胴共振器１の内部に挿入・設置され
ており、放電管２の外周面にはコイル１３が巻き付けら
れている。
は、ＣＯ2レーザ用のレーザガス（ＣＯ2，Ｎ2，Ｈe，圧
力５０Ｔｏｒｒ）を対象として、円筒型空胴共振器１
（内径８．３ｃｍ、長さ１０ｃｍ）の両端にはスリーブ
９が貫通して夫々設けられ、これらスリーブ９を通じて
放電管２が円筒型空胴共振器１の内部に挿入・設置され
ており、放電管２の外周面にはコイル１３が巻き付けら
れている。
【００１３】また、放電管２の両端にはそれぞれ光共振
器を構成する全反射鏡１０と出力鏡１１が設置されてい
る。放電管２の内部には前述した従来技術と同様にレー
ザガスをガス循環ポンプ８を用いて流しており、放電管
２のガス流れ上流側及び下流側の夫々に熱交換器７を設
置しガスを冷却している。
器を構成する全反射鏡１０と出力鏡１１が設置されてい
る。放電管２の内部には前述した従来技術と同様にレー
ザガスをガス循環ポンプ８を用いて流しており、放電管
２のガス流れ上流側及び下流側の夫々に熱交換器７を設
置しガスを冷却している。
【００１４】さらに、放電管２の上流側に設置したノズ
ル６を用いて、放電管２の内部に旋回ガス流れを形成し
ている。円筒型空胴共振器１は、同軸導波管４を介して
マイクロ波発振器３と連結している。同軸導波管４は、
内導体１４と外導体１５とからなり、内導体１４はコイ
ル１３の一端と電気的に接続し、コイル１３のもう一方
の端は円筒型空胴共振器１の内部端面に接続している。
ル６を用いて、放電管２の内部に旋回ガス流れを形成し
ている。円筒型空胴共振器１は、同軸導波管４を介して
マイクロ波発振器３と連結している。同軸導波管４は、
内導体１４と外導体１５とからなり、内導体１４はコイ
ル１３の一端と電気的に接続し、コイル１３のもう一方
の端は円筒型空胴共振器１の内部端面に接続している。
【００１５】従って、同軸導波管４の内導体１４を通じ
てコイル１３に通電することにより、放電管２内のレー
ザガスにマイクロ波電界が印加され、放電管２の内壁近
くで放電が発生し、レーザガス全体を放電励起する。本
実施例１では、コイル径３ｃｍ、ピッチ０．３ｃｍ、巻
き数１のコイル１３を使用した。この実施例１で得られ
るレーザ出力及びレーザ発振効率を表１に示す。
てコイル１３に通電することにより、放電管２内のレー
ザガスにマイクロ波電界が印加され、放電管２の内壁近
くで放電が発生し、レーザガス全体を放電励起する。本
実施例１では、コイル径３ｃｍ、ピッチ０．３ｃｍ、巻
き数１のコイル１３を使用した。この実施例１で得られ
るレーザ出力及びレーザ発振効率を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１に示すように、本実施例では、円筒空
胴共振器１の内部にマイクロ波をカップリングするコイ
ル１３を配置したので、放電管２の内壁近くに形成する
電界を強化することができ、従来技術よりレーザ出力及
びレーザ発振効率が向上することが判る。
胴共振器１の内部にマイクロ波をカップリングするコイ
ル１３を配置したので、放電管２の内壁近くに形成する
電界を強化することができ、従来技術よりレーザ出力及
びレーザ発振効率が向上することが判る。
【００１８】次に、コイル形状と設置の方法を変えた実
施例２〜実施例６を図２〜図６で説明する。図２はコイ
ル１３のピッチを変えた実施例２を示し、コイル径３ｃ
ｍ、ピッチ３．５ｃｍ、巻き数１のコイルを使用した。
図３はコイル１３の巻き数を変えた実施例３を示し、コ
イル径３ｃｍ、ピッチ１．５ｃｍ、巻き数２のコイルを
使用した。
施例２〜実施例６を図２〜図６で説明する。図２はコイ
ル１３のピッチを変えた実施例２を示し、コイル径３ｃ
ｍ、ピッチ３．５ｃｍ、巻き数１のコイルを使用した。
図３はコイル１３の巻き数を変えた実施例３を示し、コ
イル径３ｃｍ、ピッチ１．５ｃｍ、巻き数２のコイルを
使用した。
【００１９】図４はコイル１３の一端を円筒型空胴共振
器１に接続せずに設置した実施例４を示し、コイル径３
ｃｍ、ピッチ１．５ｃｍ、巻き数１のコイルを使用し
た。図５はコイル１３の径を変え、コイル１３の一端を
円筒型空胴共振器１の内部側面に接続して設置した実施
例５を示し、コイル径４ｃｍ、ピッチ０．３ｃｍ、巻き
数１のコイルを使用した。
器１に接続せずに設置した実施例４を示し、コイル径３
ｃｍ、ピッチ１．５ｃｍ、巻き数１のコイルを使用し
た。図５はコイル１３の径を変え、コイル１３の一端を
円筒型空胴共振器１の内部側面に接続して設置した実施
例５を示し、コイル径４ｃｍ、ピッチ０．３ｃｍ、巻き
数１のコイルを使用した。
【００２０】図６は一端を同軸導波管４の内導体１４に
接続し、もう一方の端を円筒型空胴共振器１の内部端面
に接続しているコイル１３及び、一端を円筒型空胴共振
器１の内部側面に接続し、もう一方の端を円筒型空胴共
振器１の内部端面に接続しているコイル１６の２本のコ
イルを放電管２の外周を対向するように設置した実施例
６を示し、コイル径３ｃｍ、ピッチ３．５ｃｍ、巻き数
１のコイルを２本使用した。
接続し、もう一方の端を円筒型空胴共振器１の内部端面
に接続しているコイル１３及び、一端を円筒型空胴共振
器１の内部側面に接続し、もう一方の端を円筒型空胴共
振器１の内部端面に接続しているコイル１６の２本のコ
イルを放電管２の外周を対向するように設置した実施例
６を示し、コイル径３ｃｍ、ピッチ３．５ｃｍ、巻き数
１のコイルを２本使用した。
【００２１】実施例２〜６で得られるレーザ出力及びレ
ーザ発振効率を表１に示す。表１に示すように、いずれ
の実施例でも空胴共振器１の内部にマイクロ波をカップ
リングするコイル１３を設置したため、従来技術よりレ
ーザ出力及びレーザ発振効率が向上していることがわか
る。
ーザ発振効率を表１に示す。表１に示すように、いずれ
の実施例でも空胴共振器１の内部にマイクロ波をカップ
リングするコイル１３を設置したため、従来技術よりレ
ーザ出力及びレーザ発振効率が向上していることがわか
る。
【００２２】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明によれば、空胴共振器の内部にマイク
ロ波をカップリングするコイルを設置して、空胴共振器
内に設置した放電管の内壁面近くで放電を発生させ、放
電管内のレーザガス全体を放電することができるので、
レーザ出力及びレーザ発振効率を向上させることができ
る。
たように、本発明によれば、空胴共振器の内部にマイク
ロ波をカップリングするコイルを設置して、空胴共振器
内に設置した放電管の内壁面近くで放電を発生させ、放
電管内のレーザガス全体を放電することができるので、
レーザ出力及びレーザ発振効率を向上させることができ
る。
【図１】本発明の実施例１に係るレーザ装置の正面図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施例２に係る円筒型空胴共振器及び
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
【図３】本発明の実施例３に係る円筒型空胴共振器及ひ
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
【図４】本発明の実施例４に係る円筒型空胴共振器及び
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
【図５】本発明の実施例５に係る円筒型空胴共振器及び
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
【図６】本発明の実施例６に係る円筒型空胴共振器及び
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
円筒型空胴共振器内に設置するコイルの模式図である。
【図７】従来のレーザ装置を示す正面図である。
【符号の説明】 １ 円筒型空胴共振器 ２ 放電管 ３ マイクロ波発振器 ４ 同軸導波管 ５ アンテナ ６ ノズル ７ 熱交換器 ８ ガス循環ポンプ ９ スリーブ １０ 全反射鏡 １１ 出力鏡 １２ レーザ光 １３ コイル １４ 同軸導波管内導体 １５ 同軸導波管外導体 １６ コイル
Claims (2)
- 【請求項１】 マイクロ波発振器から出力されたマイク
ロ波を空胴共振器に導入し、その電界によって放電を発
生させる放電管と、全反射鏡及び出力鏡からなる光共振
器とによって構成されるレーザ発振器において、前記空
胴共振器内に設置したコイルによって当該空胴共振器中
の放電管内のガス全体を放電させることを特徴とするレ
ーザガスのマイクロ波放電励起方法。 - 【請求項２】 前記コイルは、前記空胴共振器内部でマ
イクロ波をカップリングし、前記放電管内壁近くに形成
する電界を強化することによって、放電管内壁近くに放
電を発生させ、ガス全体を放電することを特徴とする請
求項１記載のレーザガスのマイクロ波放電励起方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31442896A JP3281823B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | レーザガスのマイクロ波放電励起方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31442896A JP3281823B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | レーザガスのマイクロ波放電励起方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154839A true JPH10154839A (ja) | 1998-06-09 |
| JP3281823B2 JP3281823B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=18053241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31442896A Expired - Fee Related JP3281823B2 (ja) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | レーザガスのマイクロ波放電励起方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3281823B2 (ja) |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP31442896A patent/JP3281823B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3281823B2 (ja) | 2002-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020122 |
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