JPS597236B2 - Kitten the Souch - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気体レーザ、特にダイナミック・ガス・レーザ
゛（ＤｙｎａｍｉｃＧａｓＬａｓｅｒ）の改良に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in gas lasers, particularly dynamic gas lasers.

気体レーザはレーザ物質である気体中には光学的な不均
一がほとんどないので、発振レーザ光は単色性にすぐれ
、空間的コヒーレンスが非常によく、この高い単色性を
持つていることが気体レーザの大きな特徴である。Gas lasers have almost no optical non-uniformity in the gas that is the laser material, so the oscillated laser light has excellent monochromaticity and very good spatial coherence. This is a major feature of

気体レーザ装置は、レーザ物質である気体を封入又は流
動させるレーザ管と、このレーザ管から放出される光の
定在波をつくり、光の波長を１つ又はごく限られた波長
のモ・−ドに集中させ、レーザ発振を起させるための共
振器より成り、そしてレーザの励起方法は、レーザ物質
の気体をレーザ管に封入及至は静かに流動させる静止型
の所謂ガス・レーザに於ては、無電極で３０〜４０ＭＨ
ｚの高周波放電を起させるもの、レーザ管の両端に陰陽
極を挿入して直流放電を行なうようにしたもの、又パル
ス放電させるようにしたもの等があり、夫夫それなりの
発振効率を挙げているが、本発明の改良の対象であるダ
イナミック・ガス・レーザの励起方法は、レーザ管を数
気圧以上の高圧側と適度の真空及至は低圧側とに隔膜等
にて密封して区切り、高圧側にレーザ物質の気体を所定
高圧で充填及至は供給し得るようにすると共に排気され
る低圧側に気体の流れを横切るように共振器を挿設して
おき、上記隔膜等を破壊等して除去することにより低圧
側に気体の高速衝撃波流を形成させ、更に必要に応じ、
その際断熱膨脹等させることにより、気体分子の数の密
度分布反転による、即ち気体分子の振動エネルギ遷移に
伴いレーザ発振を生ぜしめるもので、通常瞬時的な発振
であるため発振効率が低く、又発振時間を延ばすことも
その励起原理からして難しかつた。A gas laser device consists of a laser tube that encloses or flows a gas, which is a laser substance, and a standing wave of light emitted from this laser tube, which modulates the light wavelength into one wavelength or a very limited number of wavelengths. In stationary so-called gas lasers, the method of excitation of the laser is to enclose the gas of the laser material in the laser tube or to make it flow quietly. , 30-40MH without electrode
There are those that generate a high-frequency discharge of z, those that insert cathodes and anodes at both ends of the laser tube to generate a direct current discharge, and those that generate a pulsed discharge. However, the excitation method of the dynamic gas laser, which is the subject of improvement in the present invention, is to separate the laser tube into a high pressure side of several atmospheres or more and a moderate vacuum or low pressure side with a diaphragm or the like, sealing the high pressure side. A resonator is inserted across the flow of the gas on the low-pressure side to be exhausted, and the above-mentioned diaphragm etc. is destroyed. By removing it, a high-speed shock wave flow of gas is formed on the low pressure side, and if necessary,
At this time, by performing adiabatic expansion, etc., laser oscillation is generated due to the inversion of the density distribution of the number of gas molecules, that is, due to the vibrational energy transition of the gas molecules.Since the oscillation is usually instantaneous, the oscillation efficiency is low, and It was also difficult to extend the oscillation time due to the excitation principle.

本発明は、このダイナミック・ガス・レーザの発振効率
の増大を目的としたもので、前記レーザ物質の気体の高
速衝撃波流路中子め放電間隙（電極間の可溶断ワイヤを
含む）を少なくとも一個以上設けておき、該放電間隙に
於て前記気体の高速衝撃波流によるダイナミック・ガス
・レーザ発振と所定の精密同期状態に於て放電を行なわ
せることにより、振動遷移レーザ発振を増大させようと
するもので、以下これを図面の一実施例により説明する
。The present invention is aimed at increasing the oscillation efficiency of this dynamic gas laser, and is aimed at increasing the oscillation efficiency of the dynamic gas laser by forming at least one discharge gap (including a fusible wire between the electrodes) in the core of the gas high-speed shock wave flow path of the laser material. The vibrational transition laser oscillation is attempted to be increased by providing the above discharge gap and performing discharge in a predetermined precise synchronization state with the dynamic gas laser oscillation caused by the high-speed shock wave flow of the gas. This will be explained below with reference to an embodiment of the drawings.

第１図に於て、１はレーザ管でレーザ物質の気体入カロ
ｌａには高圧ガスの供給管２が、又出力口ｌｂには真空
排気管３が接続されている。レーザ管１の入カロｌａ近
く：には狭窄部ｌｃが形成され、入力高圧ガスを一旦こ
こで圧縮して後述のレーザ発振放電部に急速膨脹させる
よう考慮されている。４ａはレーザ管１中を流動する気
体流通方向に直角に気体流路を間に挾んで対向した共振
器を構成する一対の円板ミラー、４ｂ，４ｃは前記ミラ
ー４ａと同様のミラーで気体流通方向に沿つて所定の間
隔を置いて並べてある。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser tube, and a high-pressure gas supply tube 2 is connected to the gas input tube la of the laser material, and a vacuum exhaust tube 3 is connected to the output port lb. A constriction part lc is formed near the input point la of the laser tube 1, and it is designed to temporarily compress the input high-pressure gas here and cause it to rapidly expand into the laser oscillation discharge part to be described later. 4a is a pair of disk mirrors forming a resonator which are opposed to each other with a gas flow path in between, perpendicular to the gas flow direction flowing in the laser tube 1; 4b and 4c are mirrors similar to the mirror 4a, and the gas flows through the laser tube 1; They are arranged at predetermined intervals along the direction.

５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、前記気体流通路に少なくと
も１個以上が該通路方向に所定の間隔を置いて順次に設
けられた対向電極より成る放電発生部で、゛各対向電極
間に放電用コンデンサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが接続し
てある。Reference numerals 5a, 5b, 5c, and 5d are discharge generating parts each consisting of opposing electrodes, at least one of which is sequentially provided in the gas flow passage at a predetermined interval in the direction of the passage; capacitors 6a, 6b, 6c, and 6d are connected.

ｒはコンデンサの充電用電源、８は高圧ガス供給管２を
閉塞する膜で、これは衝撃電流で溶断する可溶断薄板で
できており、衝撃コンデンサ９の放電により破断して高
圧ガスバルブを開く。１０はその放電起動スイツチ、１
１ａは膜８の破断回路に破断片を挿入し；スイツチ電極
間隙をコンデンサ６ａの放電回路に挿入した放電起動用
プラスモード・スイツチである。r is a power source for charging the capacitor, and 8 is a membrane that closes the high-pressure gas supply pipe 2, which is made of a fusible thin plate that melts by an impact current, and is ruptured by the discharge of the impact capacitor 9, opening the high-pressure gas valve. 10 is its discharge start switch; 1
1a is a positive mode switch for starting a discharge in which a broken piece is inserted into the rupture circuit of the membrane 8; and the gap between the switch electrodes is inserted into the discharge circuit of the capacitor 6a.

１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは各々前の放電によつてスイツ
チ作動するプラスモード・スイツチで、コンデンサ６ｂ
，６ｃ，６ｄの放電回路に挿入してある。11b, 11c, and 11d are positive mode switches that are activated by the previous discharge, and the capacitor 6b
, 6c, and 6d are inserted into the discharge circuits.

第２図は第１図の上断面図で、膜８は供給管２の一部を
完全に閉塞して高圧ガス供給側を遮断し、レーザ管１内
は他の排気管３に設けられる真空ポンプにより約１０−
３〜１０−５７！１Ｈ９程度の高真空排気せしめられる
。FIG. 2 is a top cross-sectional view of FIG. Approximately 10-
A high vacuum of about 3 to 10-57!1H9 is evacuated.

第３図はプラスモード・スイツチの具体的説明図で、コ
ンデンサＣ１がスイツチＳのオンにより放電間隙Ｇ１に
放電すると、放電電流がプラスモード・スイツチのワイ
ヤＷに流れ、これを溶断放電し、発生するプラズマがス
イツチ間隙Ｅに作用して導通するから、コンデンサＣ２
が間隙Ｇ２に放電起動するようになるもので、プラスモ
ード・スイツチのワイヤＷと間隙Ｅとの間隙Ｄ調整によ
つて間隙Ｇ１に放電が発生してから、次の間隙Ｇ２に放
篭が起動するまでの遅延時間が比例制御されるものであ
る。Fig. 3 is a concrete explanatory diagram of the positive mode switch. When the capacitor C1 discharges into the discharge gap G1 by turning on the switch S, the discharge current flows through the wire W of the positive mode switch, fuses it, and generates a Since the plasma acting on the switch gap E causes conduction, the capacitor C2
The discharge starts in the gap G2, and after the discharge occurs in the gap G1 by adjusting the gap D between the wire W of the plus mode switch and the gap E, the discharge starts in the next gap G2. The delay time until this happens is proportionally controlled.

実験によれば、例えば、特開昭４８一２，４６２号公報
に開示されているように、間隙Ｄの変化により遅延時間
制御がほぼ０．１μｓの精度で制御できる。以上に於て
、レーザ物質として炭酸ガスを用いる場合、ＣＯ２とＮ
２とＨｅを約１：３：１６又は１：２：７等の比で混合
し、これをボンベとかコンプレツサ等に高圧縮して供給
管２に供給し得るようにしておく。According to experiments, delay time control can be controlled with an accuracy of approximately 0.1 μs by changing the gap D, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 481-2462. In the above, when using carbon dioxide gas as a laser substance, CO2 and N
2 and He are mixed in a ratio of about 1:3:16 or 1:2:7, etc., and the mixture is highly compressed in a cylinder or compressor so that it can be supplied to the supply pipe 2.

このとき供給管２にはガス流通を阻止する閉塞膜８が設
けてあり、レーザ管内は反対側の排気管３からの真空吸
引にて高真空に排気してある。そこで、今起動スイツチ
１０を閉じてコンデンサ９を放電させると、その衝撃電
流が閉塞膜８に流れてこれを瞬時に溶断***し、供給管
２に加圧供給されているＣＯ２等のガスは一挙に衝撃流
となつてレーザ管１内に流入し、衝撃加速されることに
よつてエネルギ・レベルを増大する。又この衝撃ガス流
は、レーザ管１の入口部に形成された狭窄部１ｃを通過
することにより、旦圧縮されて後急速に大容積部に開放
されて急激，な体積膨脹させられ、この断熱膨脹によつ
て、流入ガス分子は冷却されるが、共振器ミラー４ａ部
で共振してレーザ発振し、共振器の一方の側より外部に
取り出される。そしてこの気体の高速衝撃波流が、次の
共振器ミラー４ｂの位置に至つたときにも未だ高いエネ
ルギ準位を維持していれば、当該ミラー４ｂ部に於て共
振してレーザ発振を行なうことができ、この点以後のミ
ラー４ｃ・・・・・・・・・に於ても同様であるが、ミ
ラー４ａの位置に於て一旦レーザ発振した後は、それ以
後に該気体の高速衝撃波流に対する格別のエネルギ・ポ
ンピング等が行なわれない以上、ミラーｉ−４ｂ具後に
於てレーザ発振を励起し得ないのが通常である。最も、
従来通常のダイナミツク・ガス・レーザに於ては、前記
共振器ミラーは、気体の高速衝撃波流の方向に長尺の平
板ミラーー対を衝撃波流を上下又は左右等挾むように管
１内壁面に対向して設け、両ミラー間に於ける光反射を
衝撃流の方向に順次移動する如く繰り返えさせてレーザ
発振を生起させており、当該共振器以後の領域に於て、
再度レーザ発振を行ない得る状態は生じないのであるが
、本発明は、気体の高速衝撃波流の伝播経路中に放電間
隙５ａを設け、ダイナミツク・ガス・レーザの発振励起
と所定の同期状態を持つて上記放電間隙５ａで放霜１さ
せることによりエネルギ・ポンピングを行なつて振動遷
移レーザ発振を増大し、共振器ミラー４ａの衝撃波流伝
播経路方向の共振路を短くしてレーザ発振を可能とする
と共に、必要に応じて設ける後段の放電間隙５ｂにより
気体の高速衝撃波流にエネルギを再ポンピング励起して
当該部分の共振器ミラー４ｂに於てもレーザ発振を生じ
させようとするものである。At this time, the supply pipe 2 is provided with a closure film 8 for blocking gas flow, and the inside of the laser pipe is evacuated to a high vacuum by vacuum suction from the exhaust pipe 3 on the opposite side. Therefore, when the start switch 10 is closed and the capacitor 9 is discharged, the impact current flows to the occluding membrane 8 and instantly blows it up, and the gas such as CO2 that is being pressurized and supplied to the supply pipe 2 is expelled all at once. The shock current flows into the laser tube 1 and is accelerated by the shock, thereby increasing the energy level. In addition, this shock gas flow passes through the narrowed part 1c formed at the entrance of the laser tube 1, and is first compressed, then rapidly released into a large volume part and rapidly expanded in volume. Due to the expansion, the incoming gas molecules are cooled, but they resonate at the resonator mirror 4a, oscillate as a laser, and are taken out from one side of the resonator. If this high-speed shock wave flow of gas still maintains a high energy level when it reaches the position of the next resonator mirror 4b, it resonates in the mirror 4b and causes laser oscillation. The same applies to the mirror 4c after this point, but once the laser oscillates at the position of the mirror 4a, the high-speed shock wave flow of the gas is generated. Unless special energy pumping or the like is performed for the mirror i-4b, it is usually impossible to excite laser oscillation after the mirror i-4b. most,
In conventional dynamic gas lasers, the resonator mirror is a pair of long flat mirrors facing the inner wall surface of the tube 1 in the direction of the gas high-speed shock wave flow so as to equally sandwich the shock wave flow above and below or on the left and right sides. The laser oscillation is caused by repeating the light reflection between the two mirrors so as to move sequentially in the direction of the shock flow, and in the region after the resonator,
However, the present invention provides a discharge gap 5a in the propagation path of the gas high-speed shock wave flow to maintain a predetermined synchronization state with the oscillation excitation of the dynamic gas laser. By causing frost 1 in the discharge gap 5a, energy pumping is performed to increase vibration transition laser oscillation, shorten the resonance path in the direction of the shock wave flow propagation path of the resonator mirror 4a, and enable laser oscillation. The purpose is to re-pump and excite the energy of the high-speed shock wave flow of the gas by the discharge gap 5b provided in the latter stage as necessary, thereby causing laser oscillation also in the resonator mirror 4b of the relevant portion.

然して、このようにしてガス流入時にレーザ管１内に放
電を行なうが、この放電は前記コンデンサ９によるガス
閉塞膜８の溶断放電電流がプラスモード・スイツチ１１
ａに流れることにより、このスイツチ１１ａが作動して
レーザ管のガス流入口側に最も近い位置に配置した放電
間隙５ａに、前記気体の高速衝撃波流の先端が、共振器
ミラー４ａの位置に達して共振及至はレーザ発振が開始
されるのに同期するようにコンデンサ６ａによる放電を
起動する。この放電間隙５ａの放電起動は、プラスモー
ド・スイツチ１１ａの可溶断ワイヤとスイツチ間隙との
間隔調整によつて任意の遅延時間調整が出来るわけで、
これはちようど膜８破断により解放されたレーザ物質気
体の高速衝撃波の先端が、前述の如く第１の共振器ミラ
ー４ａの位置に所定以上達したころに放電起動するよう
に調整してある。In this way, a discharge is generated in the laser tube 1 when the gas flows in, and this discharge is caused by the melting discharge current of the gas blocking film 8 caused by the capacitor 9, which causes the positive mode switch 11 to
a, this switch 11a is actuated, and the tip of the high-speed shock wave flow of the gas reaches the position of the resonator mirror 4a in the discharge gap 5a located closest to the gas inlet side of the laser tube. When resonance occurs, discharge by the capacitor 6a is started in synchronization with the start of laser oscillation. The delay time for starting the discharge in the discharge gap 5a can be adjusted as desired by adjusting the distance between the fusible wire of the plus mode switch 11a and the switch gap.
This is adjusted so that the discharge is started when the tip of the high-speed shock wave of the laser material gas released by the rupture of the film 8 reaches a predetermined position of the first resonator mirror 4a as described above.

この放電間隙５ａのガス中放電によつて、ガス中のＣＯ
２，Ｎ２分子は励起された高エネルギ・レベルにポンプ
される。即ち、Ｎ２に衝突した自由電子はＮ２ガスを△
Ｅ：リ一０．２８９５（ＥＶ）に励起し、そのＮ２はＣ
Ｏ２分子に衝突してＮ２分子は基底レベルとなり、ＣＯ
２分子は△ＥＯＯｌ＝０．２９１２（ＥＶ）に励起され
る。そしてこのＣＯ２は△ＥｌＯＯ：リ一０．１７３０
（ＥＶ）、更に△ＥＯ２Ｏ，△ＥＯ，Ｏと低エネルギレ
ベルに遷移するか、△ＥＯＯｌから△Ｅ，ＯＯへ遷移す
るときの発光のみを取り出すように、放電間隙５ａの近
傍に一対のミラー４ａを設けておくことにより、波長が
約１０．６μのレーザ光を取り出すことができる。また
放電間隙５ａの放電によつて、コンデンサ６ｂの放電回
路に挿入してあるプラスモード・スイツチ１１ｂが作動
するので、所定の逐延時間後に隣接する放電間隙５ｂに
放電か発生する。By this discharge in the gas in the discharge gap 5a, CO in the gas is
2, N2 molecules are pumped to an excited high energy level. In other words, free electrons colliding with N2 cause N2 gas to △
E: Li-1 is excited to 0.2895 (EV), and its N2 is C
Colliding with O2 molecules, N2 molecules reach the ground level, and CO
Two molecules are excited to ΔEOOl=0.2912 (EV). And this CO2 is △ElOO: ri 0.1730
A pair of mirrors 4a are installed in the vicinity of the discharge gap 5a so as to extract only the light emitted when the energy level transitions to a lower energy level (EV), △EO2O, △EO, O, or from △EOOl to △E, OO. By providing this, a laser beam having a wavelength of about 10.6 μ can be extracted. Further, the discharge in the discharge gap 5a activates the positive mode switch 11b inserted in the discharge circuit of the capacitor 6b, so that after a predetermined delay time, discharge occurs in the adjacent discharge gap 5b.

この放電によつても介在ガス分子の励起が行なわれ、前
記したように共振ミラー４ｂ或いは４ａより波長１０．
６μレーザを出力するが、この放電間隙５ｂでの放電は
これより前に放電した放電間隙５ａの放電により励起さ
れるガス分子に対しても影響を与え、エネルギを吸収さ
せる。即ち、放電間隙５ｂの放電によつてガス分子は励
起されてエネルギ準位を上げると同時に誘導放出等によ
り電磁波を放出するが、これが前の放電間隙５ａの放電
によつて励起された分子に作用し、励起準位を上げるよ
うにポンピングを行ない、レベル△ＥＯＯｌまで押し上
げた過剰の励起ガスを作り出す作用を行なう。こうして
△ＥＯＯｌレベルのＣＯ２分子密度を著しく増大させ、
共振ミラー４ａ，４ｂのレーザ出力を増大する。更にプ
ラスモード・スイツチ１１ｃにより次の放電間隙５ｃに
、又スイツチ１１ｄの作動により放電間隙５ｄに所定の
時間間隙で放電が行なわれ、吸収によるポンプが行なわ
れ、各ミラー４ａ，４ｂ，４ｃからは強力なレーザを出
力する。一つの放電間隙に放電する放電エネルギは、通
常１０３Ｊ０ｕ１ｅ程度のもので、複数の放電間隙相互
間に於ける放電起動の位相差を前の放電間隙に於ける放
電の最大値に達するまでに次の放電間隙で放電を起すよ
うに、これは放電エネルギ等放電状態によつで相違する
が少なくとも１０Ｉｔｓ程度以下、例えば実験によれば
約１．２μｓ程度に保つことによ一）て放出電磁波の吸
収が起り著しくレーザ発振効率を上げることができる。
このように２個以上の放電間隙５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
に順次時間差をもつて放電を行なわせることによつて次
々と放出電磁波の吸収によるポンプ効果が期待でき、常
に高いレベル△ＥＯＯ，にあるＣＯ２の分子密度を高め
ることができ、又これは作用ガスを衝撃加速状態でレー
ザ管１に流入して生ずるダイナミツク・ガ２ス・レーザ
発振に対する付加であつてＣＯ２の△ＥＯＯ，レベル分
子密度は高まる。The intervening gas molecules are also excited by this discharge, and as described above, the resonant mirror 4b or 4a generates a wavelength 10.
A 6μ laser is output, but the discharge in the discharge gap 5b also affects the gas molecules excited by the discharge in the discharge gap 5a that was discharged earlier, causing them to absorb energy. That is, the gas molecules are excited by the discharge in the discharge gap 5b and raise their energy level, and at the same time emit electromagnetic waves by stimulated emission, etc., which acts on the molecules excited by the previous discharge in the discharge gap 5a. Then, pumping is performed to raise the excitation level, producing an excess of excitation gas pushed up to the level ΔEOOl. In this way, the density of CO2 molecules at the ΔEOOl level is significantly increased,
The laser output of the resonant mirrors 4a and 4b is increased. Furthermore, discharge is performed in the next discharge gap 5c by the plus mode switch 11c, and discharge is performed in the discharge gap 5d by the operation of the switch 11d for a predetermined time interval, pumping by absorption is performed, and from each mirror 4a, 4b, 4c, Emits a powerful laser. The discharge energy discharged into one discharge gap is usually about 103J0u1e, and the phase difference of discharge startup between multiple discharge gaps is required to reach the maximum value of the discharge in the previous discharge gap. In order to generate a discharge in the discharge gap, the discharged electromagnetic waves are absorbed by keeping the discharge energy at least 10Its or less (according to experiments, approximately 1.2μs), although this varies depending on the discharge state and the discharge energy. occurs, and the laser oscillation efficiency can be significantly increased.
In this way, two or more discharge gaps 5a, 5b, 5c, 5d
By causing the discharges to occur sequentially with a time difference, a pumping effect can be expected due to the absorption of emitted electromagnetic waves one after another, and the molecular density of CO2, which is always at a high level △EOO, can be increased. This is an addition to the dynamic gas laser oscillation that occurs when CO2 flows into the laser tube 1 in a state of shock acceleration, and the ΔEOO level molecular density of CO2 increases.

一方前記のように供給ガスをレーザ管の狭窄部１ｃを通
過させて断熱膨脹を起させることによつて冷却された状
態で流通させ、従つて放電による励起と同時にＣＯ２分
子の冷却による反転分布が促進し、レーザの下位レベル
△ＥｌＯＯの分子密度を低減させ、且つこれはガス中に
Ｈｅを混合しておくことによつてもＣＯ２の温度上昇を
防止するから下位レベルの分子密度の低減が期待でき、
このようにＣＯ２の△ＥＯＯｌの分子密度を高め、△Ｅ
ｌＯＯの分子密度を減少することによつて強力なレーザ
゛出力を得ることができるものである。なお、各共振ミ
ラー４ａ，４ｂ，４ｃのレーザ出力し別々に利用しても
よいが、各出力を一点に集中又は集束させるようにすれ
ば強力レーザビームが出力しエネルギ効果を増大する。
例えば出力を一点に集中させるには各一対のミラーのレ
ーザ発振出力光軸の延長が一点に集中するよう各ミラー
４ａ，４ｂ，４ｃの光軸を傾斜して配置すればよく、又
各ミラー出力をレンズを用いて集中させるようにしても
よい。On the other hand, as described above, the supply gas is caused to pass through the constricted portion 1c of the laser tube to cause adiabatic expansion, so that it is allowed to flow in a cooled state. Therefore, at the same time as excitation by discharge occurs, population inversion occurs due to cooling of CO2 molecules. This reduces the molecular density of the lower level △ElOO of the laser, and also prevents the temperature rise of CO2 by mixing He in the gas, so a reduction in the lower level molecular density is expected. I can do it,
In this way, the molecular density of △EOOl of CO2 is increased, and △E
By reducing the molecular density of lOO, a powerful laser output can be obtained. Note that the laser output from each of the resonant mirrors 4a, 4b, and 4c may be used separately, but if each output is concentrated or focused on one point, a powerful laser beam is output and the energy effect is increased.
For example, in order to concentrate the output at one point, the optical axis of each mirror 4a, 4b, 4c may be arranged at an angle so that the extension of the laser oscillation output optical axis of each pair of mirrors is concentrated at one point, and each mirror output may be concentrated using a lens.

第４図は複数の放電間隙５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを、レ
ーザ管１を流動するレーザ・ガスの流動方向と直角方向
に並列配置した例で、第１図と同符号は同一部分を示す
。FIG. 4 shows an example in which a plurality of discharge gaps 5a, 5b, 5c, and 5d are arranged in parallel in a direction perpendicular to the flow direction of the laser gas flowing through the laser tube 1, and the same symbols as in FIG. 1 indicate the same parts. .

４は放電間隙の配置方向の両端に対向配置した共振器ミ
ラーである。Reference numeral 4 denotes resonator mirrors disposed facing each other at both ends of the discharge gap in the arrangement direction.

この実施例に於ても、レーザ物質のＣＯ２，Ｎ２，Ｈｅ
混合気がレーザ管１に高圧供給され、狭窄部１ｃを通過
して断熱膨脹により冷却された混合気の流動介在するレ
ーザ管部分に、スイツチ１０を閉じてコンデンサ６ａに
より放電間隙５ａに放電を行ない、次いでプラスモード
・スイツチ１１ａによりコンデンサ６ｂを放電間隙５ｂ
に放電させ、更にプラスモード・スイツチ１１ｂ，１１
ｃにより、順次所定の時間間隔でコンデンサ６ｃ，６ｄ
を対応問隙５ｃ，５ｄに放電させ、介在ガスを高エネル
ギ・レベル励起し、又隣接する放電間隙での時間差放電
によつてこの場合もエネルギの吸収効果が高まり、高い
レベル△ＥＯＯｌのＣＯ２分子密度を高め、これにより
共振器ミラー４より発振出力の著しい高いレーザを得る
ことができる。第５図は、第１図の電極を対向させた放
電間隙に代えて電極間に可溶断ワイヤ１２ａ，１２ｂ，
１２ｃ，１２ｄを張設して、このワイヤの衝撃電流によ
る溶断放電で作動ガスを励起するようにしたもので、第
１図と同符号は同一部分を示す。In this example as well, the laser materials CO2, N2, He
The air-fuel mixture is supplied at high pressure to the laser tube 1, passes through the constriction part 1c, and is cooled by adiabatic expansion.The switch 10 is closed and a discharge is caused in the discharge gap 5a by the capacitor 6a. Then, the positive mode switch 11a switches the capacitor 6b to the discharge gap 5b.
and furthermore, the positive mode switch 11b, 11
c, capacitors 6c and 6d are sequentially connected at predetermined time intervals.
is discharged into the corresponding gaps 5c and 5d, the intervening gas is excited to a high energy level, and the time-lag discharge in adjacent discharge gaps increases the energy absorption effect in this case as well, and CO2 molecules at a high level △EOOl. By increasing the density, it is possible to obtain a laser with significantly higher oscillation output than the resonator mirror 4. FIG. 5 shows fusible wires 12a, 12b between the electrodes instead of the discharge gap in which the electrodes in FIG.
12c and 12d are stretched, and the working gas is excited by fusing discharge caused by the impact current of the wires, and the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts.

起動スイツチ１０の閉成によつて、レーザガスの高圧供
給側とレーザ管１の低圧側とを区切る閉塞膜８をコンデ
ンサ９による衝撃電流によつて溶断爆発せしめ、ガスを
レーザ管１内に衝流させながらプラスモード・スイツチ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにより順次にワイヤ１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを所定の時間間隔で溶断
放電させて、第１図の放電間隙を利用した場合と同様、
エネルギを吸収させながらポンプしてレベル△ＥＯＯｌ
のＣＯ２分子密度を高めることができ、共振ミラー４に
よるレーザ発振効率を高め高出力レーザが得られるもの
である。１３は電界形成電極で、流入ガスに電界を作用
させて冷却効果の促進をはかつたもので、この冷却には
レーザ管１外部から冷却したり、又ガス中に冷却液を混
合すること等が考えられる。When the start switch 10 is closed, the blocking membrane 8 that separates the high-pressure supply side of the laser gas from the low-pressure side of the laser tube 1 is melted and exploded by the impact current generated by the capacitor 9, causing gas to flow into the laser tube 1. While the wire 1 is
2a, 12b, 12c, and 12d at predetermined time intervals and using the discharge gap shown in FIG.
Pump while absorbing energy to level △EOOl
The CO2 molecule density can be increased, the laser oscillation efficiency by the resonant mirror 4 can be increased, and a high output laser can be obtained. Reference numeral 13 denotes an electric field forming electrode, which promotes the cooling effect by applying an electric field to the incoming gas.This cooling can be done by cooling from the outside of the laser tube 1, or by mixing a cooling liquid into the gas. is possible.

第６図Ａ，Ｂは実験例の特性説明図で、前記第１図の装
置に於て、第１及び第２の放電電極５ａ，５ｂを気体の
高速衝撃波の流通方向に約１０ｍｍの間隔を置いて配置
し更にその後段側に約５ｍｍの間隔を置いて前記流通方
向に長尺の共振器ミラーを配置し、高圧側の気体は約８
気圧で、その組成を大凡ＣＯ２：Ｎ２：Ｈｅ＝１：３：
１６とし、Ａ１合金の閉塞膜８を放電爆発破壊して、前
記共振器ミラーから１０．６μｍ（７１）ＣＯ２ダイナ
ミツク・ガス・レーザ発振が得られる状態（第６図Ａ）
として、前記放電電極５ａ，５ｂに約５０ｔｔＦのコン
デンサを約５０ＫＶに充電した放電電源を夫々接続し、
閉塞膜８破壊による高速衝撃波流が共振器ミラーの位置
に達したところで放電電極５ａで前記電源による放電を
行なわせ、次いで５μｓ後に放電電極５ｂで放電させて
、共振器ミラーからレーザ発振を検出観測した所、第６
図Ｂに示す特性となり、各放電電極５ａ，５ｂでの放電
により、振動遷移レーザ発振が増大して出力しているこ
とが判つた。なお、上記放電電極５ａ，５ｂの放電発生
部の時間差放電起動は前記のようにプラスモード・スイ
ツチを用いるものに限らず、例えばリングカウンタによ
る放電起動等、諸種なスイツチが利用できることは勿論
である。FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams of characteristics of an experimental example. In the apparatus shown in FIG. Further, a long resonator mirror is arranged in the flow direction at a distance of about 5 mm on the subsequent stage side, and the gas on the high pressure side is arranged at a distance of about 8 mm.
At atmospheric pressure, its composition is approximately CO2:N2:He=1:3:
16, the A1 alloy blocking film 8 is destroyed by discharge explosion, and a 10.6 μm (71) CO2 dynamic gas laser oscillation is obtained from the resonator mirror (Fig. 6A).
A discharge power supply in which a capacitor of about 50 ttF is charged to about 50 KV is connected to the discharge electrodes 5a and 5b, respectively,
When the high-speed shock wave flow caused by the destruction of the occluding membrane 8 reaches the position of the resonator mirror, a discharge is caused by the power source at the discharge electrode 5a, and then after 5 μs, the discharge is caused at the discharge electrode 5b, and laser oscillation is detected and observed from the resonator mirror. The place where I did it, the 6th
The characteristics were as shown in Figure B, and it was found that the vibrational transition laser oscillation was increased and outputted due to the discharge at each of the discharge electrodes 5a and 5b. Incidentally, the time-lag discharge activation of the discharge generating portions of the discharge electrodes 5a and 5b is not limited to the one using the plus mode switch as described above, and of course, various types of switches can be used, such as discharge activation using a ring counter, for example. .

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

第１図は本発明の一実施例装置の概略構成図、第２図は
その上断面図、第３図はその一部プラスモード・スイツ
チの原理説明図、第４図及び第５図は他の実施例図、第
６図Ａ，Ｂは実験例のレーザ発振出力の説明特性曲線図
である。 １・・・・・・レーザ管、２・・・・・・高圧ガス供給
管、３・・・・・・真空排気管、４ａ，４ｂ，４ｃ・・
・・・・共振器ミラー、５ａ，５ｂ，５ｃ・・・・・・
放篭間隙、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ・・・・・
・可溶断ワイヤ、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ・・
・・・・放電発生同期手段。Fig. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the device of the present invention, Fig. 2 is a top sectional view thereof, Fig. 3 is a partial illustration of the principle of a plus mode switch, and Figs. 4 and 5 are other illustrations. FIGS. 6A and 6B are explanatory characteristic curve diagrams of laser oscillation output in experimental examples. 1... Laser tube, 2... High pressure gas supply pipe, 3... Vacuum exhaust pipe, 4a, 4b, 4c...
...Resonator mirror, 5a, 5b, 5c...
Opening gap, 12a, 12b, 12c, 12d...
・Fusable wire, 11a, 11b, 11c, 11d...
...Discharge generation synchronization means.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ レーザ物質の気体の高圧供給部と、該供給部に連結
される低圧部であつて排気により低圧に保持され、前記
気体の高速衝撃波流路を形成すると共に前記流路方向と
ほぼ直角方向の共振器を有するレーザ管に於て、前記共
振器の前記高圧供給部側に対向電極又は可溶断ワイヤか
らなる少なくとも１個以上の放電発生部を設けると共に
前記レーザ管に対する前記気体の高圧供給部側からの高
速衝撃波の流入に応ずる前記放電発生部での放電発生同
期手段を備えて成ることを特徴とする気体レーザ装置。1. A high-pressure supply section for the gas of the laser material, and a low-pressure section connected to the supply section, which is maintained at a low pressure by exhaust gas, and forms a high-speed shock wave flow path for the gas, and also has a high-pressure section connected to the supply section, which forms a high-speed shock wave flow path for the gas, and a low-pressure section connected to the supply portion, which forms a high-speed shock wave flow path for the gas, and a low-pressure portion connected to the supply portion, which forms a high-speed shock wave flow path for the gas, and a low-pressure portion connected to the supply portion, which forms a high-speed shock wave flow path for the gas, and a low-pressure portion connected to the supply portion, which forms a high-speed shock wave flow path for the gas. In a laser tube having a resonator, at least one discharge generating section consisting of a counter electrode or a fusible wire is provided on a side of the high-pressure supply section of the resonator, and at least one discharge generating section is provided on a side of the high-pressure supply section of the gas with respect to the laser tube. A gas laser device comprising means for synchronizing discharge generation in the discharge generation section in response to the inflow of high-speed shock waves from the gas laser device.