JPH07105541B2 - Gas laser device - Google Patents
Gas laser deviceInfo
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- JPH07105541B2 JPH07105541B2 JP13621689A JP13621689A JPH07105541B2 JP H07105541 B2 JPH07105541 B2 JP H07105541B2 JP 13621689 A JP13621689 A JP 13621689A JP 13621689 A JP13621689 A JP 13621689A JP H07105541 B2 JPH07105541 B2 JP H07105541B2
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0975—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、マイクロ波放電を利用してレーザ励起を行
う気体レーザ装置に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas laser device that performs laser excitation by using microwave discharge.
[従来の技術] 第6図は本願出願人が昭和62年9月10日に出願した従来
の気体レーザ装置(特願昭62-225224号)を示す斜視
図、第7図は第6図のV−V線断面図である。[Prior Art] FIG. 6 is a perspective view showing a conventional gas laser device (Japanese Patent Application No. 62-225224) filed by the applicant of the present application on September 10, 1987, and FIG. It is a VV line sectional view.
図において、2はマイクロ波放電によってレーザ気体に
プラズマを発生させ、レーザ励起を行うためのマイクロ
波回路の一種である、リッジ導波管型のマイクロ波空胴
構造をもつレーザヘッド部、3はマイクロ波発振器とし
てのマグネトロン、4はマグネトロン3の出力するマイ
クロ波をレーザヘッド部2へ導く導波管、6はこの導波
管4からマイクロ波を前記レーザヘッド部2へ結合する
マイクロ波結合窓、7はレーザヘッド部2に取り付けら
れたレーザ発振用の反射鏡である。また、20は前記レー
ザヘッド部2におけるマイクロ波結合窓6に続く空胴
壁、21及び22はこの空胴壁20の中央部に設けられ、それ
ぞれがマイクロ波回路の一部を構成しているリッジ、23
は一方のリッジ21に形成された導電体壁であり、この従
来例では前記リッジ21の上面に設けられた溝28の底壁面
が使用されている。24はこの導電体壁23に対向して設け
られてマイクロ波の入射窓として作用する、例えばアル
ミナ等による誘電体、25はこの誘電体24が前記リッジ21
上面の溝28を覆うことによって、前記導電体壁23と誘電
体24との間に形成され、炭酸ガスレーザ気体等のレーザ
気体が封入される放電空間である。In the figure, 2 is a laser head part having a ridge waveguide type microwave cavity structure, which is a kind of microwave circuit for generating plasma in laser gas by microwave discharge and performing laser excitation. A magnetron as a microwave oscillator, 4 is a waveguide for guiding the microwave output from the magnetron 3 to the laser head portion 2, and 6 is a microwave coupling window for coupling the microwave from the waveguide 4 to the laser head portion 2. , 7 are reflectors for laser oscillation attached to the laser head unit 2. Further, 20 is a cavity wall following the microwave coupling window 6 in the laser head portion 2, and 21 and 22 are provided in the central portion of the cavity wall 20, each constituting a part of a microwave circuit. Ridge, 23
Is a conductor wall formed on one ridge 21. In this conventional example, the bottom wall surface of the groove 28 provided on the upper surface of the ridge 21 is used. The reference numeral 24 designates a dielectric made of, for example, alumina, which is provided so as to face the conductor wall 23 and acts as a microwave entrance window.
By covering the groove 28 on the upper surface, it is a discharge space which is formed between the conductor wall 23 and the dielectric 24 and in which a laser gas such as a carbon dioxide laser gas is sealed.
次に動作について説明する。マグネトロン3で発生した
マイクロ波は、導波管4を伝搬してマイクロ波結合窓6
でインピーダンスを整合させることにより、効率よくレ
ーザヘッド部2に結合される。このレーザヘッド部2は
図示の如くリッジ空胴状になっており、マイクロ波はそ
のリッジ21,22付近に集中して非常に強いマイクロ波電
磁界を発生させる。この強いマイクロ波電磁界により放
電空間25に封入されたレーザ気体が放電破壊し、プラズ
マが発生してレーザ媒質が励起される。ここで、冷却水
路27に冷却水を流して放電プラズマを冷却するととも
に、レーザ気体の圧力等の放電条件を適切に選択するこ
とによって、レーザ発振条件が得られ、第4図に示す反
射鏡7とそれに対向した図面上には現れない反射鏡とで
レーザ共振器を形成することにより、レーザ発振光が得
られる。Next, the operation will be described. The microwave generated by the magnetron 3 propagates through the waveguide 4 and the microwave coupling window 6
By matching the impedance with, the laser head 2 is efficiently coupled. The laser head portion 2 has a ridge cavity shape as shown in the drawing, and microwaves are concentrated near the ridges 21 and 22 to generate a very strong microwave electromagnetic field. Due to this strong microwave electromagnetic field, the laser gas enclosed in the discharge space 25 is destroyed by discharge, plasma is generated, and the laser medium is excited. Here, cooling water is caused to flow in the cooling water passage 27 to cool the discharge plasma, and the laser oscillation condition is obtained by appropriately selecting the discharge condition such as the pressure of the laser gas, and the reflecting mirror 7 shown in FIG. Laser oscillation light can be obtained by forming a laser resonator with a reflecting mirror that does not appear in the drawing and that faces the drawing.
この時、マイクロ波回路の一部を構成しているリッジ21
に形成された導電体壁23と、この導電体壁23に対向して
配置され、マイクロ波の入射窓となる誘電体24との間に
形成される放電空間においてマイクロ波放電が行われ、
マイクロ波の入射はプラズマの一方の面からのみ行われ
ることになるため、プラズマを内導体とする同軸モード
のマイクロ波モードが支配的となる現象が発生するよう
なことはなく、所期のマイクロ波モードによる放電を行
わせることができる。また、図示のレーザヘッド部2の
リッジ空胴のように、マイクロ波回路が前記誘電体24と
プラズマとの境界に垂直な電界成分を有するマイクロ波
モードを形成する場合、誘電体24と導電体壁23とは対向
しているため、導電体壁23に対しても垂直な電界成分を
有することとなりプラズマを貫く電界ができる。そのた
め、導電性を有するプラズマが発生しても、そのプラズ
マより数桁導電率の高い導電体壁23がマイクロ波入射窓
としての誘電体24に対向して配置されているので、入射
マイクロ波の終端電流はこの導電体壁23を流れ、導電体
壁23近傍の電界は強制的にこの導電体壁23の表面に対し
て垂直にされ、発生した前記プラズマを貫通する電界が
維持される。従って、マイクロ波がプラズマ中に浸透し
てプラズマを貫く電流が流れ、この電流の連続性から空
間的に一様な放電プラズマが発生する。このように、空
間的に均一な放電が得られるので、放電全体をレーザの
励起に適当な状態にすることが容易となる。また、マイ
クロ波回路であるレーザヘッド部2とマイクロ波伝送路
である導波管4とがレーザ光軸に沿う方向に並列配置さ
れ、このレーザヘッド部2の長手方向に設けた長尺のマ
イクロ波結合窓6を通じてマイクロ波を供給し、レーザ
へヘッド部2のリッジ21,22の全体に強いマイクロ波電
磁界を均一に発生せしめることができる。このため、装
置全体を大型化することなく、レーザ光軸方向に長く、
均一な放電が得られ、放電全体とレーザの励起に最適な
状態にすることができる。At this time, the ridge 21 forming part of the microwave circuit
Microwave discharge is performed in the discharge space formed between the conductor wall 23 formed in and the dielectric wall 24, which is arranged so as to face the conductor wall 23 and serves as a microwave entrance window.
Since the microwave is incident only from one side of the plasma, the phenomenon that the microwave mode of the coaxial mode with the plasma as the inner conductor becomes dominant does not occur, and the desired microwave is not generated. Discharge in the wave mode can be performed. When the microwave circuit forms a microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric 24 and the plasma, like the ridge cavity of the laser head portion 2 shown in the figure, the dielectric 24 and the conductor are Since it faces the wall 23, it also has an electric field component perpendicular to the conductor wall 23, and an electric field penetrating the plasma can be formed. Therefore, even if a plasma having conductivity is generated, the conductive material wall 23 having a conductivity several orders of magnitude higher than that of the plasma is arranged so as to face the dielectric 24 as the microwave incident window, so that the incident microwave The termination current flows through the conductor wall 23, and the electric field in the vicinity of the conductor wall 23 is forced to be perpendicular to the surface of the conductor wall 23, so that the electric field penetrating the generated plasma is maintained. Therefore, the microwave penetrates into the plasma and a current flows through the plasma, and a spatially uniform discharge plasma is generated due to the continuity of the current. In this way, since a spatially uniform discharge can be obtained, it becomes easy to put the entire discharge in a state suitable for laser excitation. Further, a laser head portion 2 which is a microwave circuit and a waveguide 4 which is a microwave transmission path are arranged in parallel in a direction along the laser optical axis, and a long micro-wave provided in the longitudinal direction of the laser head portion 2. Microwaves can be supplied through the wave coupling window 6 to cause the laser to uniformly generate a strong microwave electromagnetic field over the ridges 21 and 22 of the head portion 2. Therefore, without increasing the size of the entire device, it is long in the laser optical axis direction,
A uniform discharge can be obtained, and the optimum state for the entire discharge and laser excitation can be obtained.
[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の気体レーザ装置では、マイクロ波回
路であるレーザヘッド部2とマイクロ波伝送路である導
波管4とがレーザ光軸に沿う方向に並列配置され、この
レーザヘッド部2の長手方向に設けた長尺のマイクロ波
結合窓6を通じてマイクロ波を供給し、レーザヘッド部
2のリッジ21,22の全体に強いマイクロ波電磁界を均一
に発生せしめ、レーザ光軸方向に長く、均一な放電を可
能にし、放電空間においてより安定かつ均一なプラズマ
を発生できるようにしているが、マイクロ波自体が正弦
関数的に変化しているから、誘電体24における巾方向の
電界強度の分布は誘電体24の中央部分の電界が強くなる
正弦波の分布となり、電界強度が所定値以上にならない
と放電空間25での放電が開始されない。従って、放電空
間25の巾方向において放電が中央部分にしか生ぜず、巾
方向の放電分布が不均一となって、放電空間25において
プラズマが均一に発生しないおそれがあるという問題点
があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional gas laser device as described above, the laser head portion 2 which is a microwave circuit and the waveguide 4 which is a microwave transmission path are arranged in parallel in the direction along the laser optical axis. Microwaves are supplied through the long microwave coupling window 6 arranged in the longitudinal direction of the laser head portion 2 to uniformly generate a strong microwave electromagnetic field over the ridges 21 and 22 of the laser head portion 2. At the same time, it is long in the laser optical axis direction and enables a uniform discharge, so that more stable and uniform plasma can be generated in the discharge space, but since the microwave itself changes sinusoidally, The distribution of the electric field strength in the width direction of 24 is a sine wave distribution in which the electric field in the central portion of the dielectric 24 becomes strong, and the discharge in the discharge space 25 is not started unless the electric field strength becomes a predetermined value or more. Therefore, there is a problem that discharge is generated only in the central portion in the width direction of the discharge space 25, the discharge distribution in the width direction becomes non-uniform, and plasma may not be generated uniformly in the discharge space 25.
かかる問題点を解消するには、マイクロ波エネルギーを
増大させることが考えられるが、例えばCO2レーザガス
を励起する場合、局部的にでもガス温度が上昇し過ぎる
と効率が下がるため、局部的な放電電力密度には上限値
があり、放電空間25の中央部における放電電力密度が上
限値に達するまでしか、マイクロ波エネルギーを増大さ
せることはできなかった。In order to solve such a problem, it is considered to increase microwave energy. For example, in the case of exciting a CO 2 laser gas, the efficiency is lowered if the gas temperature rises excessively locally, and therefore the local discharge is generated. The power density has an upper limit value, and the microwave energy could only be increased until the discharge power density in the central portion of the discharge space 25 reached the upper limit value.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、放電空間において巾方向に均一に放電を生じ
させ、発生するマイクロ波放電プラズマを安定した空間
的に一様なものとし、高効率、大出力のレーザ動作を可
能とする気体レーザ装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it causes a uniform discharge in the width direction in the discharge space to make the generated microwave discharge plasma stable and spatially uniform. An object of the present invention is to obtain a gas laser device capable of high efficiency and high power laser operation.
[課題を解決するための手段] この発明に係る気体レーザ装置は放電空間となる溝に誘
電体を介して相対するリッジの少なくとも先端部の巾を
溝の巾より狭くなるように構成されている。更に、放電
空間となる溝に誘電体を介して相対するリッジの少なく
とも先端部の巾を溝より狭くし、誘電体接触部を少なく
とも中央に凹み部分を有して複数に分割して構成してい
る。[Means for Solving the Problems] The gas laser device according to the present invention is configured such that at least the width of the tip of the ridge facing the groove serving as the discharge space via the dielectric is narrower than the width of the groove. . Furthermore, the width of at least the tip of the ridge facing the groove serving as the discharge space via the dielectric is made narrower than that of the groove, and the dielectric contact portion is divided into a plurality of portions having a concave portion at least in the center. There is.
[作用] この発明における気体レーザ装置は放電空間となる溝に
誘電体を介して相対するリッジの少なくとも先端部の巾
を溝の巾より狭くなるように形成しているから、正弦関
数的に変化しているマイクロ波の誘電体における巾方向
の電界強度は、リッジの先端部の巾が溝の巾より狭いこ
とによりマイクロ波エネルギーが先端部の両側角部に集
束させるエッジ効果により、誘電体の巾方向における両
側部分が強くなり、それに伴い中央部が弱くなる。この
ことは放電空間における電界強度の分布においても同様
である。従って、誘電体の中央部分の弱くなった電界分
だけマイクロ波エネルギーを増大させることができ、こ
のエネルギーの増大によって、誘電体の巾方向における
両側部分の電界強度が放電開始可能な所定値以上とな
り、誘電体即ち放電空間における放電可能な電界強度領
域が中央からさらに両側に広がった均一な電界強度の分
布となる。[Operation] In the gas laser device according to the present invention, since the width of at least the tip of the ridge facing the groove serving as the discharge space via the dielectric is made narrower than the width of the groove, it changes sinusoidally. The electric field strength in the width direction of the microwave dielectric is due to the edge effect of focusing the microwave energy on both side corners of the dielectric because the width of the tip of the ridge is narrower than the width of the groove. Both sides in the width direction become stronger, and the central part becomes weaker accordingly. This also applies to the distribution of electric field strength in the discharge space. Therefore, the microwave energy can be increased by the weakened electric field in the central part of the dielectric, and the increase in this energy causes the electric field strength on both sides in the width direction of the dielectric to be equal to or higher than a predetermined value at which discharge can be started. , The dielectric, that is, the dischargeable electric field intensity region in the discharge space has a uniform electric field intensity distribution that spreads from the center to both sides.
また、放電空間となる溝に誘電体を介して相対するリッ
ジの先端部はその巾を溝の巾より狭くし、先端部を少な
くとも中央に凹み部分を有して複数に分割して形成して
いるから、マイクロ波の放電空間における巾方向の電界
強度は、リッジの先端部の巾が放電空間の巾より狭いこ
とと、その先端部が少なくとも中央に凹み部分を有して
分割されたことによるマイクロ波エネルギーが先端部の
両側角部と分割された先端部の角部の部分に集束される
エッジ効果により、誘電体の巾方向における両側部分と
分割された先端部の角部に相当する部分が強くなると共
に少なくとも中央の凹み部分が弱くなる。従って、この
中央の凹み部分の弱くなった電界分だけマイクロ波エネ
ルギーを増大させることができ、このエネルギーの増大
によって誘電体の巾方向における中央部分以外の電界強
度が放電開始可能な所定値以上となり、誘電体即ち放電
空間における放電可能な電界領域が中央からさらに両側
に広がった均一な電界強度の分布となる。Further, the tip of the ridge, which is opposed to the groove serving as the discharge space via the dielectric, has a width narrower than the width of the groove, and is formed by dividing the tip into a plurality of parts having a recessed portion at least in the center. Therefore, the electric field strength in the width direction of the microwave in the discharge space is due to the width of the tip of the ridge being narrower than the width of the discharge space, and the fact that the tip is divided with a recessed portion at least in the center. Microwave energy is focused on both side corners of the tip and the corners of the tip that are divided. Due to the edge effect, both sides in the width direction of the dielectric and the portions corresponding to the corners of the tip are divided. Becomes stronger, and at least the central recess becomes weaker. Therefore, the microwave energy can be increased by the amount of the weakened electric field in the central recessed portion, and the increase in this energy causes the electric field strength in the width direction of the dielectric material other than the predetermined value at which discharge can start. The electric field region in the dielectric, that is, the discharge space, in which discharge is possible, has a uniform distribution of the electric field strength that extends from the center to both sides.
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例である気体レーザ装置を示
す断面図である。図において、従来例と同一の構成は従
来例と同一符号を付して重複した構成の説明を省略す
る。20はレーザヘッド部2におけるマイクロ波結合窓6
に続く空胴壁、21及び22は空胴壁20の中央部に設けら
れ、それぞれがマイクロ波回路の一部を構成しているリ
ッジ、23は一方のリッジ21の上面に設けられた溝28の底
壁面からなる導電体壁、24は導電体壁23に対向して設け
られた誘電体、25は誘電体24がリッジ21上面の溝28を覆
うことによって、導電体壁23と誘電体24と間に形成され
た放電空間である。221は溝28に誘電体24を介して相対
する他方のリッジ22の先端部で、その巾は溝28の巾より
狭く形成されている。[Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing a gas laser device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same configurations as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals as those of the conventional example, and the description of the duplicated configurations is omitted. 20 is a microwave coupling window 6 in the laser head section 2
Cavity wall, 21 and 22 are provided in the central portion of the cavity wall 20, each of which constitutes a part of the microwave circuit, and 23 is a groove 28 provided on the upper surface of one ridge 21. , 24 is a dielectric provided opposite to the conductor wall 23, and 25 is the dielectric 24 covering the groove 28 on the upper surface of the ridge 21 so that the conductor wall 23 and the dielectric 24 are provided. It is the discharge space formed between and. Reference numeral 221 denotes the tip of the other ridge 22 facing the groove 28 via the dielectric 24, the width of which is narrower than the width of the groove 28.
上記にように構成された気体レーザ装置においては、放
電空間25となる溝28に誘電体24を介して相対するリッジ
22の先端部221の巾は溝28の巾より狭くなるように形成
されているから、マグネトロン3からの正弦関数的に変
化しているマイクロ波の誘電体24における巾方向の電界
強度はリッジ22の先端部221の巾が溝28の巾より狭いこ
とによるマイクロ波エネルギーが先端部221の両側角部
に集束されるエッジ効果により、誘電体24の巾方向にお
いて両側部分が強くなると共に中央部分が弱くなる。こ
のことは放電空間25における電界強度の分布においても
同様である。従って、誘電体24の中央部分の弱くなった
電界分だけ、マイクロ波エネルギーを増大させることが
できる。そのため、マグネトロン3のマイクロ波エネル
ギーを増大させることにより、誘電体24の巾方向におけ
る両側部分の電界強度が放電開始可能な所定値以上とな
り、誘電体24即ち放電空間25における放電可能な電界強
度領域が中央からさらに両側に広がって第3図のグラフ
に示すように従来例の電界強度分布曲線cに比べてカー
ブの緩やかな電界強度分布曲線cとなり、均一な電界強
度の分布となる。それ故、放電空間25における巾方向の
全体にわたってマイクロ波エネルギーによる放電分布が
均一となり、放電空間において安定かつ均一なプラズマ
が発生してレーザ出力を高効率、大出力にて得ることが
できる。In the gas laser device configured as described above, the ridge facing the groove 28 that becomes the discharge space 25 via the dielectric 24.
Since the width of the tip portion 221 of 22 is formed to be narrower than the width of the groove 28, the electric field strength in the width direction of the dielectric 24 of the microwave from the magnetron 3 which changes sinusoidally is the ridge 22. Since the width of the tip portion 221 of each of the two is narrower than the width of the groove 28, the microwave energy is focused on the both side corners of the tip portion 221 by the edge effect. become weak. This also applies to the distribution of electric field strength in the discharge space 25. Therefore, the microwave energy can be increased by the weakened electric field in the central portion of the dielectric 24. Therefore, by increasing the microwave energy of the magnetron 3, the electric field strength of both sides in the width direction of the dielectric 24 becomes equal to or higher than a predetermined value at which discharge can be started, and the electric field strength region in the dielectric 24, that is, the discharge space 25 where discharge is possible. Spreads from the center to both sides, and as shown in the graph of FIG. 3, the electric field strength distribution curve c is gentler than the electric field strength distribution curve c of the conventional example, and the electric field strength distribution is uniform. Therefore, the discharge distribution due to the microwave energy becomes uniform over the entire width in the discharge space 25, and stable and uniform plasma is generated in the discharge space, so that the laser output can be obtained with high efficiency and large output.
第2図はこの発明の他の実施例である気体レーザ装置の
断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a gas laser device according to another embodiment of the present invention.
この実施例では溝28に誘電体24を介して相対する他方の
リッジ22の構成が前記実施例と異なる。即ち、この実施
例のリッジ22の先端部222は、その巾を溝28の巾より狭
くし、断面中央に凹み部分である溝223を有して左右に
分割して形成されている。従って、マイクロ波の誘電体
における巾方向の電界強度は先端部222の巾が放電空間2
5の巾より狭いこととその先端部222が少なくとも中央に
凹み部分である溝223を有して左右に分割されたことに
よるマイクロ波エネルギーが先端部の両側角部と分割さ
れた先端部の角部の部分に集束されるエッジ効果によ
り、誘電体24の巾方向において両側部分と、分割された
先端部222の角部に対応する部分が強くなると共に中央
の溝223に対応する凹み部分が弱くなる。従って、誘電
体24の中央の凹み部分の弱くなった電界分だけマイクロ
波エネルギーを増大させるることができる。そのため、
マグネトロン3のマイクロ波エネルギーを増大させるこ
とにより、誘電体24の巾方向における中央部分以外の電
界強度が放電開始可能な所定値以上となり、誘電体24即
ち放電空間25における放電可能な電界領域が中央からさ
らに両側に広がって第3図のグラフに示すように従来例
の電界強度分布曲線cに比べてカーブが緩やかで中央が
へこんだ電界強度分布曲線bとなり、均一な電界強度の
分布となる。それ故、放電空間25における巾方向の全体
にわたってマイクロ波エネルギーによる放電分布が均一
となり、放電空間において安定かつ均一なプラズマが発
生する。In this embodiment, the structure of the other ridge 22 facing the groove 28 via the dielectric 24 is different from that of the above embodiment. That is, the tip end portion 222 of the ridge 22 of this embodiment has a width narrower than the width of the groove 28, and has a groove 223 which is a recessed portion at the center of the cross section and is formed by being divided into left and right. Therefore, the electric field strength in the width direction of the microwave dielectric is such that the width of the tip portion 222 is the discharge space 2
Microwave energy is narrower than the width of 5 and the tip portion 222 has a groove 223 that is a recessed portion at least in the center and is divided into left and right sides. Due to the edge effect focused on the portion of the dielectric portion, both side portions in the width direction of the dielectric 24 and the portions corresponding to the corner portions of the divided tip end portion 222 become strong and the recessed portion corresponding to the central groove 223 becomes weak. Become. Therefore, the microwave energy can be increased by the amount of the weakened electric field in the central recess of the dielectric 24. for that reason,
By increasing the microwave energy of the magnetron 3, the electric field strength other than the central portion in the width direction of the dielectric 24 becomes equal to or higher than a predetermined value at which discharge can be started, and the dielectric 24, that is, the dischargeable electric field region in the discharge space 25 is in the center. As shown in the graph of FIG. 3, the curve further spreads to both sides, and the curve is gentler than the electric field strength distribution curve c of the conventional example, and the electric field strength distribution curve b is dented in the center, resulting in a uniform electric field strength distribution. Therefore, the discharge distribution by the microwave energy becomes uniform over the entire width of the discharge space 25, and stable and uniform plasma is generated in the discharge space.
この実施例のリッジ22の先端部222は断面中央に溝223を
有して左右の二つに分割して形成されているが、断面中
央の溝223の他に別の溝を設けて二つ以上に分割するよ
うにしてもよいことは勿論である。The tip portion 222 of the ridge 22 of this embodiment has a groove 223 in the center of the cross section and is divided into two parts on the left and right sides. Of course, it may be divided into the above.
また、上記実施例ではリッジ22の先端部だけを溝28の巾
より狭く形成したものについて説明したが、第4図およ
び第5図のこの発明のさらに他の実施例に示すようにリ
ッジ22全体を溝28の巾より狭くしたものでも同様の効果
を奏する。Further, in the above-described embodiment, only the tip portion of the ridge 22 is formed to be narrower than the width of the groove 28. However, as shown in still another embodiment of the present invention in FIGS. A similar effect can be obtained even if the groove is narrower than the width of the groove 28.
さらに、上記実施例ではマイクロ波回路として断面形状
をいわゆるダブルリッジ状とし、一方のリッジに放電空
間25を構成する溝28を設けたものについて説明したが、
マイクロ波回路として、断面形状をいわゆるシングルリ
ッジ状とし、リッジに対向する導電体壁面に溝28を設け
ものでもよいことは勿論である。Further, in the above-described embodiment, the microwave circuit has a so-called double ridge cross-sectional shape, and one ridge is provided with the groove 28 forming the discharge space 25.
It is needless to say that the microwave circuit may have a so-called single ridge cross-sectional shape, and the groove 28 may be provided on the wall surface of the conductor facing the ridge.
[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、放電空間となる溝に誘
電体を介して相対するリッジの少なくとも先端部の巾を
溝の巾より狭くなるように形成し、マイクロ波の放電空
間における巾方向の電界強度をマイクロ波エネルギーが
先端部の両側角部に集束されるエッジ効果により、誘電
体の巾方向における両側部分を強くし、それに伴い中央
部分を弱くするようにしたので、その中央部分の弱くな
った電界分だけマイクロ波エネルギーを増大させること
により、誘電体の両側部分の電界強度を放電開始可能な
所定値以上にして誘電体即ち放電空間における放電可能
な電界強度領域が中央から両側に広がった均一な電界強
度の分布とし、これによって放電空間における巾方向の
マイクロ波エネルギーによる放電分布が均一となって放
電空間において安定かつ均一のプラズマが発生してレー
ザ出力を高効率、大出力にて得ることができる効果を有
する。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the width of at least the tip portion of the ridge facing the groove serving as the discharge space via the dielectric is formed so as to be narrower than the width of the groove. In the electric field strength in the width direction at, the microwave energy is focused on both side corners of the tip portion, so that both side portions in the width direction of the dielectric body are strengthened and the central portion is weakened accordingly. By increasing the microwave energy by the amount of the weakened electric field in the central part, the electric field strength on both sides of the dielectric is made higher than a predetermined value at which discharge can be started. The uniform electric field strength distribution spreads on both sides of the discharge space, which makes the discharge distribution due to the microwave energy in the width direction uniform in the discharge space. A stable and uniform plasma is generated in the space, and the laser output can be obtained with high efficiency and large output.
また、もう一つの発明は巾が溝の巾より狭いリッジ先端
部を少なくとも中央に凹み部分を有して複数に分割して
形成し、マイクロ波の誘電体における巾方向の電界強度
をマイクロ波エネルギーが先端部の両側角部と分割され
た先端部の角部の部分に集束されるエッジ効果により、
誘電体の巾方向における両側部分と分割された先端部の
角部に相当する部分を強くすると共に少なくとも中央を
含む凹み部分を弱くするようにしたので、その中央部分
の弱くなった電界分だけマイクロ波エネルギーを増大さ
せることにより、誘電体の中央部分以外の電界強度を放
電開始可能な所定値以上にして誘電体即ち放電空間にお
ける放電可能な電界領域を中央から両側に広がった均一
な電界強度の分布とし、これによって放電空間における
巾方向のマイクロ波エネルギーによる放電分布が均一と
なって放電空間において安定かつ均一のプラズマが発生
してレーザ出力を高効率、大出力にて得ることができる
効果を有する。Another aspect of the present invention is to form a ridge tip portion having a width narrower than the width of a groove by dividing it into a plurality of portions having a recessed portion at least at the center, and to determine the electric field strength in the width direction in a microwave dielectric material by using microwave energy. By the edge effect that is focused on both side corners of the tip and the corners of the tip that is divided,
Both sides of the dielectric in the width direction and the part corresponding to the corners of the divided tip are strengthened and the recessed part including at least the center is weakened. By increasing the wave energy, the electric field strength other than the central part of the dielectric is made higher than a predetermined value at which discharge can be started. As a result of this distribution, the discharge distribution by the microwave energy in the width direction in the discharge space becomes uniform, and a stable and uniform plasma is generated in the discharge space, so that the laser output can be obtained with high efficiency and large output. Have.
第1図はこの発明の一実施例である気体レーザ装置の断
面図、第2図はこの発明の他の実施例である気体レーザ
装置の断面図、第3図は誘電体の巾方向における従来例
と本願発明の電界強度分布を説明するためのグラフ、第
4図はこの発明のさらに他の実施例である気体レーザ装
置の断面図、第5図はこの発明のさらに他の実施例であ
る気体レーザ装置の断面図、第6図は従来の気体レーザ
装置を示す斜視図、第7図は第4図のV−V線断面図で
ある。 21……リッジ、22……リッジ、23……導電体壁、24……
誘電体、25……放電空間、28……溝、221,222……先端
部、223……凹み部分。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。1 is a sectional view of a gas laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a gas laser device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conventional view in the width direction of a dielectric. An example and a graph for explaining the electric field intensity distribution of the present invention, FIG. 4 is a sectional view of a gas laser device which is still another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is still another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional view of the gas laser device, FIG. 6 is a perspective view showing a conventional gas laser device, and FIG. 7 is a sectional view taken along line VV of FIG. 21 …… ridge, 22 …… ridge, 23 …… conductor wall, 24 ……
Dielectric, 25 ... Discharge space, 28 ... Groove, 221, 222 ... Tip, 223 ... Recessed part. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
と、マイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路と、マイク
ロ波伝送路により伝送されたマイクロ波の放電によりレ
ーザ気体にプラズマを発生させてレーザ励起を行うマイ
クロ波回路とを備え、前記マイクロ波回路を構成する導
電体壁に溝を形成し、溝底部を構成する導電体壁に対向
して溝を閉鎖するように設けられたマイクロ波の入射窓
となる誘電体との間に形成される放電空間に前記レーザ
気体を封入し、前記マイクロ波回路によって前記誘電体
とレーザ気体中に発生したプラズマとの境界に垂直な電
界成分を有するマイクロ波モードを形成するようにした
マイクロ波励起方式の気体レーザ装置において、 前記溝に誘電体を介して相対する導電体壁部分にリッジ
を形成し、このリッジの少なくとも先端部の巾を溝の巾
より狭く形成したことを特徴とする気体レーザ装置。1. A microwave oscillator that oscillates microwaves, a microwave transmission line that transmits microwaves, and a plasma generated in a laser gas by the discharge of the microwaves transmitted by the microwave transmission line to excite the laser. A microwave entrance window provided with a microwave circuit for forming a groove in a conductor wall forming the microwave circuit and facing the conductor wall forming the groove bottom to close the groove. Microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric and plasma generated in the laser gas by the microwave circuit, by enclosing the laser gas in a discharge space formed between the dielectric and the dielectric. In a microwave excitation type gas laser device configured to form a ridge, a ridge is formed on a portion of a conductor wall facing the groove via a dielectric, and A gas laser device characterized in that the width of the tip is formed to be narrower than the width of the groove.
と、マイクロ波を伝送するマイクロ波伝送路と、マイク
ロ波伝送路により伝送されたマイクロ波の放電によりレ
ーザ気体にプラズマを発生させてレーザ励起を行うマイ
クロ波回路とを備え、前記マイクロ波回路を構成する導
電体壁に溝を形成し、溝底部を構成する導電体壁に対向
して溝を閉鎖するように設けられたマイクロ波の入射窓
となる誘電体との間に形成される放電空間に前記レーザ
気体を封入し、前記マイクロ波回路によって前記誘電体
とレーザ気体中に発生したプラズマとの境界に垂直な電
界成分を有するマイクロ波モードを形成するようにした
マイクロ波励起方式の気体レーザ装置において、 前記溝に誘電体を介して相対する導電体壁部分にリッジ
を形成し、このリッジの少なくとも先端部の巾を溝の巾
より狭くし、先端部を少なくとも中央に凹み部分を有し
て複数に分割して形成したことを特徴とする気体レーザ
装置。2. A microwave oscillator that oscillates microwaves, a microwave transmission line that transmits microwaves, and a microwave that is transmitted through the microwave transmission line to generate plasma in the laser gas for laser excitation. A microwave entrance window provided with a microwave circuit for forming a groove in a conductor wall forming the microwave circuit and facing the conductor wall forming the groove bottom to close the groove. Microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric and plasma generated in the laser gas by the microwave circuit, by enclosing the laser gas in a discharge space formed between the dielectric and the dielectric. In a microwave excitation type gas laser device configured to form a ridge, a ridge is formed on a portion of a conductor wall facing the groove via a dielectric, and A gas laser device characterized in that the width of the tip portion is made narrower than the width of the groove at least, and the tip portion is divided into a plurality of portions having a recessed portion at least in the center.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13621689A JPH07105541B2 (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13621689A JPH07105541B2 (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Gas laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH033382A JPH033382A (en) | 1991-01-09 |
| JPH07105541B2 true JPH07105541B2 (en) | 1995-11-13 |
Family
ID=15170018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13621689A Expired - Lifetime JPH07105541B2 (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Gas laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105541B2 (en) |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13621689A patent/JPH07105541B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH033382A (en) | 1991-01-09 |
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