JPS62145788A

JPS62145788A - イオンレ−ザ管

Info

Publication number: JPS62145788A
Application number: JP28656785A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kanemoto; 金本　隆
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1987-06-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野上の利用分野本発明は、イオンレーザ管に関する。

更に詳細には、イオンレーザ管の放電路の新規な構造に
関する。

従来の技術アルゴン、クリプトン等の気体をイオン化してそのエネ
ルギー遷移によりレーザ発振を行うイオンレーザ管は、
高出力化のためにイオン密度を上げる必要があり、この
ために内径が１〜４ｍｍの細い放電路にＩＯＡを越える
大電流を流すように構成されている。

しかしながら、ガスレーザは一般に発振効率が悪く供給
された電力の大半は熱と化すため放電路近傍は極めて高
い温度に曝される。従って、レーザ管の放電路を構成す
る部材には、優れた耐熱性が必要とされる。

また、この熱により、レーザ管に熱変形が生じ、出力さ
れるレーザの光学的品位を低下させたり、甚だしい場合
はレーザ管自体の熱破損さえ生じてしまう。そこで、実
際にはレーザ管の作動時は、積極的な冷却を行うことが
一般的であり、このため前記の放電路を構成する部材に
ば、単に耐熱性のみならず、優れた熱伝導性も要求され
る。

従来技ｉ＋Ｉｉ；　（ｌ供贋慎上述のような、レーザ管の発熱に対して、高い耐熱性お
よび熱伝導性を達成するために、種々の構造が提案され
ている。

実際に利用されているもので代表的なものでは、米国特
許第３．６１９．８１．０号に開示されている、グラフ
ァイト等の高融点物質で形成された放電路を形成し、こ
れを石英ガラス製の外囲器内に収納して動作させる一方
、外囲器外部に冷却水を流して冷却する構造がある。

しかしながら、グラファイトは融点こそ高いもの、加熱
・冷却を繰り返すと粉末化して放散してしまい、放電路
の内径を拡大して出力されるレーザ光の品位を著しく阻
害する上、発生したグラファイト粉末がブリュースター
窓に付着してレーザ管自体の機能を損ねる等、結局レー
ザ管の寿命を縮める要因となっていた。

また、この問題を解消するために、金属製の放電路形成
部材を用いる構造も、米国特許第４．３７８．６００号
に開示されているが、これは、中心に貫通孔を有するタ
ングステン円板を、銅製の支持部材を介してアルミナセ
ラミックス製の外囲器内に複数収納し、前記貫通孔を放
電路として用いる構造である。

この構造は、放電路部材の耐久性も優れ、また各部材の
熱伝導性が高いので冷却性能も良好であるが、その構造
が、用いられる部材の材質の特性にそぐわない点が多い
。即ち、外囲器に用いられるセラミックス材料は精密な
寸法で成形することが非常に難しく、外囲器の内径およ
び真直度が均一になり難い。一方、この構造では、タン
グステン円板の中心にあけられた直径１〜４ｍｍの孔を
同軸」二に精度良く配列する必要があるので、支持部材
を介することによって、タングステン円板の取りつけ位
置を調整しつつロー材を行うという手間のかかる製造方
法を必要とする。また、アルミナセラミックス製の外囲
器の内面をメクライズすることなくロー材するためには
、特殊なロー材を用いなければならず、製造を更に面倒
なものとしている。更に、タングステンは金属であり、
前記の円板の厚さを大きくすると、放電により発生した
プラズマに暖される面積が増え、これによりよってタン
グステン製の部材の表面がスパックされてしまうため、
これを薄い円板状とせざるを得す、放電路の有効長を減
らしてしまい、従来の構造のレーザ管に比較して発振効
率が約３０％も落るという欠点もある。

また、昨今のセラミックス製造技術の進歩と共に、耐熱
性に優れたセラミックス材料を放電路の形成に用いるこ
とも提案されている。

耐熱性に加えて、熱伝導性に優れるセラミック□　　ス
材料として代表的なベリリアセラミックスを用いて放電
路を形成し、更にべＩＪ　ＩＪアセラミックスは非導電
性なので、これを水などの簡便な冷却媒体で直接冷却す
る構造で極めて優れた耐久性と冷却性能を達成している
。

しかしながら、ベリリアセラミックスに限らず、セラミ
ックス材料は精密な成形が難しく、レーザ管の放電路の
ように内径１〜４關という細い管を精度と真直度を保ち
つつ長く成形することは極めて困難である。

そこで、米国特許第３．７６０．２１３号に開示される
如く、比較的厚いベリリア円板の中心に放電路用の貫通
孔を穿ち、これを複数、気密に接続して放電路を形成す
る構造が既に提案されている。

ところが、ガスレーザ管は、放電路におけるガスポンピ
ング現象により放電路のカソード側とアノード側との間
でガス圧力の不均衡を生じるので、両者を連通ずるガス
帰還路を設けることが必要である。そこで、前記のべＩ
Ｊ　ＩＪＴ製の円板状部材に、放電路用とは別にガス帰
還路用の貫通孔を穿ち、円板状部材を接続する際に放電
路と同時にガス帰還路も位置合わせをしてその連通を確
保する必要がある。従って、上述のような構造を採用す
ると、その製造時、殊に円板状部材の接続の際には極め
て煩雑な操作が必要となり、依然としてガスレーザ管の
製造を困難なものとしていた。

また、ベリリアセラミックスは人体に対して毒性がある
ので、その原料の供給が限られてきており、その高い熱
伝導性とは裏腹に安易な利用は戒められろべきものであ
る。

別渭じ」９決するための毛ｆｌｕ本発明者等は、上記従来技術の各々の長所と短所を詳細
に検討し、その長所を活かしつつ上記問題点を解消すべ
く何重を重ねた結果、本発明に至ったものである。

即ち、本発明によりアノードとカソードとの間の少なく
とも一部分が、非導電性且つ高熱伝導性のセラミック材
料により形成され、放電路用の貫通孔とガス帰還路用の
貫通孔とを備えた複数の円盤状部材と、前記貫通孔を内包できる内径を有し、該円盤状部材の間
に交互に目、つ気密に接続された筒状接続部材とから構
成されることを特徴とするイオンレーザ管が提供される
。

詐囲本発明に従うイオンレーザ管は、その放電路を精密加工
の難しいセラミックス材料によって形成するが、本発明
に従い、貫通孔を有する円盤状部材を積層することによ
って放電路を形成するので、円盤状部材の各々は容易に
加工することができ、更に、各円盤状部材に穿たれた放
電路用貫通孔が同軸上に配列されるように接続すること
により、所望の長さの放電路を容易に得ることができる
。

また、その接続は、筒状接続部材を介してなされ、組立
時に特別な配慮をしなくてもガス帰還路の導通を維持す
ることができる。

更に、これら部材を気密に接続するので、レーザ管動作
時の冷却は、これら部材の外部表面を直接冷却媒体に触
れさせることができ、また、上述のように加工性によっ
て材料を制限されないので、非導電性の材料を選択する
ことにより、冷却媒体は水道水のように容易に人手可能
なものを利用することができる。

実施例以下に、添付の図面を参照して本発明に従うレーザ管の
構造についてより具体的に説明するが、以下に述べるも
のは本発明の１実施例にすぎず、本発明の技術的範囲を
何等制限するものではない。

第１図は、本発明に従うレーザ管の１実施例の構成を断
面図にて示したものである。

複数の円盤状部材１の各々には放電路を形成するだめの
貫通孔２が穿たれており、また、その周囲にはガス帰還
路用の貫通孔３が複数穿たれている。この円盤状部材１
は非導電性であり耐熱性に優れ、更に比較的熱伝導性に
優れる窒化アルミニウムセラミックス等を用いることが
できる。

円盤状部材の間にある接続部材４は、放電路用の貫通孔
２およびガス帰還路用の貫通孔３をその内部孔の口径内
に納めることのできる内径を有する筒状の部材であり、
耐熱性に対する要求は円盤状部材よりも穏やかで、窒化
アルミニウムセラミックス等のセラミックス材料の他、
ガラス等も用いることができる。

これら円盤状部材１および接続部材４は互いに低融点封
着用ガラス等により気密に接続することができ、上記部
材によって形成された放電路の更に外側に外囲器を形成
する必要はない。

また、レーザ管の冷却は円盤状部材１および接続部材４
の表面に直接冷却媒体を流すことで達成できる。上記の
部材はすべて非導電性なので、冷却媒体については特に
制限はなく、水道水等を利用して差支えない。

また、本実施例では円盤状部材１と接続部材４は同じ径
を有するもので形成しているが、円盤状部材１の径を接
続部材４の径よりも大きなものとすることで、円盤状部
材１と外部の冷却媒体との接触面積を増やし、また、更
にこの部分にフィンを切ることなどにより、レーザ管の
冷却効率を更に高めることも可能である。

尚、このようにして形成された放電路の両端には、一方
には、アノード５に給電するための端子部材６とレーザ
管内の排気およびガスの封入を実施するための金属管７
を備えた金属部材８が、他端にはカソード９に給電する
ための端子部材１０を備えた金属部材１１が、それぞれ
気密に取りつけられている。また、これら端部金属部材
８および１１は石英ガラス製のブリュースター窓１２を
それぞれ備え□ており、これらをもってレーザ管として
機能するように構成されている。

発明の効果以上、詳述したように、本発明に従うイオンレーザ管の
放電路は、貫通孔を有する円盤状の部材を積層すること
により形成されているので、好ましい特性を有しながら
加工の難しいセラミックス材料を用いて、容易に精密な
放電路を形成することができる。

また、上記円盤状部材の接続は筒状の接続部材を介して
いるので、放電路の組立の際には、放電路用の貫通孔の
軸合わせのみを留意すれば足り、ガス帰還路の導通につ
いては一切の手間を必要としない。

更に、上述のような構成を採用することにより、レーザ
管動作時の冷却は、放電路を形成する部材を直接冷却す
ることができ、冷却効率が極めて高い。従って、レーザ
の冷却を材料の高熱伝導率に頼る必要はなく、ベリリア
セラミックスのような有毒な材料を用いることなく十分
な冷却能力を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従うレーザ管の１実施例の構成を断
面図にて示したものである。（主な参照番号） ■・・・・・円盤状部材、２・・・・・放電路用貫通孔、３・・・・・ガス帰還路用貫通孔、４・・・・・筒状接続部材、５・　・　・　・　・アノード、６、ＩＯ・・・端子部材、７・・・・・換気管、８．１１・・・端部金属部材、９・・・・・カソード、

Claims

【特許請求の範囲】アノードとカソードとの間の少なくとも一部分が、非導
電性且つ高熱伝導性のセラミック材料により形成され、
放電路用の貫通孔とガス帰還路用の貫通孔とを備えた複
数の円盤状部材と、前記貫通孔を内包できる内径を有し、該円盤状部材の間
に交互に且つ気密に接続された筒状接続部材とから構成
されることを特徴とするイオンレーザ管。