JPH06101596B2 - クロスフロ−型レ−ザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザの発振方向とレーザ媒質の循環方向が
互いに直交するクロスフロー型レーザ装置に関する。

一般に、クロスフロー型レーザ装置には以下のような要
素が必要である。

レーザ媒質の漏出、不純物の浸入等を防止し得る気
密性を有した真空容器。

前記真空容器内でレーザ媒質を循環させる駆動装
置。

レーザ媒質を円滑に循環させるためのガイドダク
ト。

レーザ媒質の温度を低く維持するための冷却装置。

第１図は、上記のような要素を備えた従来のクロスフロ
ー型レーザ装置を例示している。

このクロスフロー型レーザ装置は、気密性の高い真空容
器１、プロペラファン２、ガイドダクト３およびラジエ
タ４等から構成されており、この装置では、ファン２の
回転によってレーザ媒質が矢印で示す循環経路に沿って
循環する。

なお同図では、便宜上、循環経路が２次元的に示されて
いるが、放電電極５が設けられた放電部においては、レ
ーザ媒質が同図の紙面のうらがわから表側に向かって流
れるように循環経路が形成されている。

放電部では、連続的に供給されるレーザ媒質が放電電極
5,5間の放電によって連続的に励起されるので、反転分
布領域が形成される。そして、この反転分布領域に蓄え
られたエネルギーは、フロントミラー６、リヤミラー７
からなる光共振器からレーザ光Ｌとして取り出される。

一方、放電部を通過して温度が上昇したレーザ媒質は、
ラジエタ４を介して冷却されて、再びファン２の入口に
戻される。

かかる従来のクロスフロー型レーザ装置は、真空容器１
内にファン２、ガイドダクト３およびラジエタ４等を単
体で組み込んでレーザ媒質の循環経路を形成しているた
め、該循環経路中にレーザ媒質を膨脹、収縮させる箇所
や、コーナー部等が多く、これらはレーザ媒質の圧力損
失を発生させる要因になっている。

本発明の目的は、かかる状況に鑑み、レーザ媒質の圧力
損失の低減と構造の簡素化を図ることができるクロスフ
ロー型レーザ装置を提供することにある。

そのため、本発明は、円筒型真空容器と、前記容器の内
部に該容器の長手方向に沿って配設され、前記容器の内
壁との間にレーザ媒質の循環経路を形成するガイドダク
トと、前記容器の長手方向に沿う態様で前記循環経路中
に配設された一対の放電電極と、前記レーザ媒質を冷却
する冷却手段と、羽根車の軸線が前記容器の長手方向に
沿い、かつ該羽根車が前記容器の内壁に接近する態様で
前記循環経路中に配設された貫流ファンとを備え、前記
ガイドダクトは、前記貫流ファンの羽根車に対向する部
位が該ファンの前ケーシングとして機能するように構成
され、また前記羽根車の側近に位置した前記容器の内壁
を前記貫流ファンの後ケーシングとして機能させるよう
にしてる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第２図に示す実施例は、円筒型真空容器10と、後述の貫
流ファンの構成要素である羽根車11と、容器10なに配置
されたガイドダクト12と、容器10の長手方向に沿う態様
で上記循環経路中に配設された一対の放電電極13と、レ
ーザ媒質を冷却するラジエタ14とを備えている。

円筒型真空容器10は、上記レーザ媒質（例えば、CO₂、N
₂、Heの混合気体）と外気とを遮断する作用と、レーザ
媒質に流れに対するガイドダクトとしての作用をなす。

羽根車11は、その軸線が前記容器10の長手方向に沿う態
様でガイドダクト12と容器10との間に位置されており、
その軸線方向の長さは容器10の長手方向長とほぼ同一で
ある。

この羽根車11は、例えば、第３図に示すように、容器10
の外部に設けられたモータ20によって矢印Ａ方向（第２
図参照）に駆動される。

なお、モータ20の駆動力は、ギア21,22を介して羽根車1
1に伝達される。また、羽根車11の軸が貫通する容器10
の部位は、磁性流体シール23によって気密性が保持され
ている。

ガイドダクト12は、容器の長手方向に沿って配設されて
おり、その周面と容器10の内壁との間でレーザ媒質の循
環経路を形成している。

このガイドダクト12は、一方の面が容器10の内壁に対向
し、他方の面が羽根車11の上周部に沿った断面略Ｖ字状
の舌部12′を有している。

ところで、周知のように、いわゆる貫流ファンは羽根車
と、ガスの流れを規制する前ケーシングおよび後ケーシ
ングと、ディフューザ部とで構成される。

上記した舌部12′の他方の面は、上記前ケーシングとし
て、また上記羽根車11の側近に位置する部位の容器内壁
10′、つまり羽根車11の下方から上記舌部12′の先端部
側方に至る部位の容器内壁10′は、上記後ケーシングと
して、更に、上記舌部12′の一方の面とこれに対向する
部位の容器内壁10′は上記ディフューザ部としてそれぞ
れ機能し、したがって、上記羽根11と上記各機能部は貫
流ファンを構成している。

なお、上記循環経路内の圧力は、ほぼ４分の１気圧程度
である。

上記一対の電極13は、容器10の長手方向に沿って配設さ
れており、それらは上記循環経路中に放電部15を形成し
ている。また、ラジエタ14は、貫流ファンの入口部位に
配設されている。

貫流ファンから送出されたレーザ媒質は、上記上記ディ
フューザ部を通って放電部15を通過する。

放電部15に連続して供給されるレーザ媒質は、電極13,1
3間の放電によって励起されるので、該放電部15には反
転分布領域が形成される。そして、この反転分布領域に
蓄えられたエネルギーは、図示していない光共振器から
レーザ光Ｌとして取り出される。

一方、放電部を通過して温度が上昇したレーザ媒質は、
ラジエタ14を介して冷却されて、再び環流ファンの入口
に戻される。

上記実施例のクロスフロー型レーザ装置は、循環経路で
の圧力損失が極めて小さいので、環流ファンの駆動力が
小さくて済み、また装置全体を小容量に構成することが
できる。

上記実施例では、循環経路内にラジエタ14を設けている
が、第４図に示すように、容器10の外周面を囲む態様で
円筒体30を配設し、両者間で形成された空間に冷却水を
循環させて、容器10内のレーザ媒質を冷却することも可
能であり、かくすれば、上記ラジエタ14が不要になる。

また。上記実施例は、電極13,13間での放電の方向と、
放電部15におけるレーザ媒質の流れ方向と、レーザ光の
方向とが他がいに直交した３軸直交型のクロスフロー型
レーザ装置であるが、電極13,13をレーザ媒質の流れの
上流と下流に位置させて、放電方向とレーザ媒質の流れ
方向を一致させるように構成された２軸直交型のクロス
フロー型レーザ装置にも本発明は適用することができ
る。

以上説明したように、本発明によれば、円筒型真空容器
の内壁を貫流ファンの構成要素である後ケーシングとし
て機能させているので、後ケーシングとしての部材が不
要であり、また、レーザー媒質を貫流ファンの羽車側に
向けるためのベーンを必要としない。

したがって、構成の簡素化と低コスト化を図ることがで
き、また流体損失を可及的に低減して効率の良い運転を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のクロスフロー型レーザ装置の構成を例
示した概念図、第２図は、本発明の一実施例の要部を示
した概念図、第３図は環流ファンの駆動手段を例示した
概念図、第４図は、本発明の他の実施例を示した概念図
である。 19……円筒型真空容器、11……羽根車、12……ガイドダ
クト、13……放電電極、14……ラジエタ、16……放電
部、30……円筒体。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒型真空容器と、 前記容器の内部に該容器の長手方向に沿って配設され、
   前記容器の内壁との間にレーザ媒質の循環経路を形成す
   るガイドダクトと、 前記容器の長手方向に沿う態様で前記循環経路中に配設
   された一対の放電電極と、 前記レーザ媒質を冷却する冷却手段と、 羽根車の軸線が前記容器の長手方向に沿い、かつ該羽根
   車が前記容器の内壁に接近する態様で前記循環経路中に
   配設された貫流ファンとを備え、 前記ガイドダクトは、前記貫流ファンの羽根車に対向す
   る部位が該ファンの前ケーシングとして機能するように
   構成され、 前記羽根車の側近に位置した前記容器の内壁を前記貫流
   ファンの後ケーシングとして機能させるようにしたこと
   を特徴とするクロスフロー型レーザ装置。
2. 【請求項２】前記冷却手段は、前記レーザ媒質の循環経
   路内に配設されるラジエタである特許請求の範囲第
   （１）項記載のクロスフロー型レーザ装置。
3. 【請求項３】前記冷却手段は、前記円筒型真空容器を冷
   却することにより、該円筒型真空容器を介して前記レー
   ザ媒質を冷却する特許請求の範囲第（１）項記載のクロ
   スフロー型レーザ装置。