(57)【要約】【解決手段】  レーザ発振器１を構成する放電管２は、同一径で製造されたチューブ３３と、陽極３１および陰極３２からなる放電電極４を対向させて保持すると共に、上記チューブ３３を連結するホルダ３４とを備え、上記ホルダ３４には対向する陽極３１および陰極３２に向けて傾斜する板状のリング状突起３５、３６が形成されている。  上記リング状突起３５、３６により、陽極３１および陰極３２による放電を軸心側に絞ることができ、またレーザガスの流通する方向に対して傾斜するリング状突起３６により、放電管２１内で発生したパーティクルを回収することができる。【効果】  製造コストの安価なレーザ発振器を得ることができる。【選択図】  図４
2008004584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部をレーザガスが流通する放電管と、該放電管に軸方向に離隔して対向するように設けられた陽極および陰極からなる放電電極とを備え、上記放電電極間で放電してレーザガスを励起することにより、レーザ光を発振するようにしたレーザ発振器において、
上記対向する陽極および陰極の内側の各放電電極近傍に、それぞれ先端部が放電管内に突出するリング状突起を設け、
上記放電電極により形成される放電領域を、上記リング状突起によって、放電管の軸心側に絞らせるようにしたことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
上記放電管は、同一径で製造された複数の円筒状のチューブと、当該チューブ同士を接続するホルダとを備え、各ホルダに上記放電電極を設けたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
上記陽極および陰極の近傍に設けられたリング状突起は、相互に対向する陽極または陰極に向けて傾斜する板状の断面形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
上記放電管内を流通するレーザガスが旋回流となるよう、放電管におけるレーザガスの流入位置に旋回流形成手段を設けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ発振器に関し、詳しくは軸流型のガスレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を発振するガスレーザ発振器として、内部をレーザガスが流通する放電管と、該放電管に軸方向に離隔して対向するように設けられた陽極および陰極とからなる放電電極とを備えるレーザ発振器が知られている。
このようなレーザ発振器として、上記放電管に大径部および小径部を形成するとともに、上記大径部に上記放電電極を設けて、当該放電電極による放電を上記小径部の内周面側の位置で行うようにしたものが知られている。（特許文献１：特に図２）
このようなレーザ発振器によれば、上記放電電極により形成される放電領域を放電管の軸心側に絞らせることができるので、効率的にレーザ光の発振ができるようになっていた。
【特許文献１】特許２７４６０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１のレーザ発振器における放電管は、耐熱ガラスによって一体的に形成されており、上記大径部や小径部を成形したり、放電電極を放電管に固定する作業が必要であり、製造コストが高いといった問題が生じていた。
このような問題に鑑み、本発明は製造コストの安価なレーザ発振器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
すなわち、本発明に係るレーザ発振器は、内部をレーザガスが流通する放電管と、該放電管に軸方向に離隔して対向するように設けられた陽極および陰極からなる放電電極とを備え、上記放電電極間で放電してレーザガスを励起することにより、レーザ光を発振するようにしたレーザ発振器において、
上記対向する陽極および陰極の内側の各放電電極近傍に、それぞれ先端部が放電管内に突出するリング状突起を設け、
上記放電電極により形成される放電領域を、上記リング状突起によって、放電管の軸心側に絞らせるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
上記本発明によれば、特許文献１のように放電管に小径部を形成する代わりに、上記放電管内にリング状突起を設けるだけでよく、製造が容易であるので特許文献１の放電管に比べて低コストに放電管を得ることができる。
しかも放電管にリング状突起を設けたことにより、特許文献１のレーザ発振器と同様、放電領域が放電管の軸心側に絞られるので、効率的にレーザ光を発振することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を図示実施例により説明すると、図１は本発明にかかるレーザ発振器１を示し、レーザ光を発振する軸流型のガスレーザ発振器の構成図を示している。
上記レーザ発振器１は、同一構造を有するとともにその軸方向に直列に配設された２本の放電管２と、各放電管２内にレーザガスを供給するレーザガス供給手段３と、各放電管２に設けられて相互に対向する一対の電極からなる放電電極４と、上記放電電極４に電圧を印加して放電を行わせる直流高電圧回路５とを備えている。
上記２本の放電管２の間には、支持部材としての機能を有する第１マニホールド６が設けられて両放電管２の一端部を支持し、また各放電管２の他端部には支持部材としての機能を有する第２、第３マニホールド７、８が設けられて、放電管２をそれぞれ支持している。
このうち上記第２マニホールド７には、放電管２内で発光したレーザ光を反射させる反射鏡９が設けられ、第３マニホールド８には、所定強度のレーザ光を透過させ、所定強度以下のレーザ光を反射させる出力鏡１０が設けられており、これら反射鏡９と出力鏡１０とによって共振器が構成されている。
以上の構成により、上記レーザガス供給手段３が放電管２内にレーザガスを供給し、直流高電圧回路５によって放電電極４に電圧を印加すると、放電電極４間には放電により後述する放電領域Ｆが形成され、その放電領域Ｆのレーザガスが励起されて、上記出力鏡１０からレーザ光として発振されるようになっている。
【０００７】
図１に示すように、レーザガス供給手段３は上記第１マニホールド６の下流側に接続されて各放電管２から排出されたレーザガスを冷却する主熱交換器１１と、当該主熱交換器１１の下流側に接続され２方向に分岐してレーザガスを送り出すブロワ１２と、ブロワ１２のそれぞれの下流側に接続されるとともに放電管２の両端に設けられた第２、第３マニホールド７、８のそれぞれに接続されてレーザガスを冷却する副熱交換器１３、１４とから構成され、これらはそれぞれ接続チューブ１５によって接続されている。
レーザガスはブロワ１２により副熱交換器１３、１４、第２，第３マニホールド７、８を介して各放電管２の図示両側から流入し、その後第１マニホールド６および主熱交換器１１を介して再びブロア１２へと循環するようになっている。
【０００８】
図２は図１における図示左端に位置する第２マニホールド７の概略断面図を示し、本実施例の第２マニホールド７は上記副熱交換器１３から放電管２へのレーザガス流通路が形成されるハウジング２１と、該ハウジング２１の内部に設けられたレーザ光通路２２と、該レーザ光通路２２の図示右端に設けられた旋回流発生手段としての旋回流ノズル２３とを備えている。
上記ハウジング２１およびレーザ光通路２２はそれぞれ上記放電管２の中心軸と同軸の円筒形状を有しており、このうち上記ハウジング２１はレーザ光通路２２を内蔵する大径部２１ａと、上記放電管２の径に合わせて製造された小径部２１ｂとから構成され、ハウジング２１の大径部２１ａには上記副熱交換器１３によって冷却されたレーザガスが流通する接続チューブ１５が接続されるとともに、ハウジング２１の小径部２１ｂには放電管２の端部が接続されている。
またレーザ光通路２２の後端部は上記ハウジング２１に対して気密を保った状態で外部に突出しており、当該レーザ光通路２２の後端には上記反射鏡９が気密を保った状態で固定されている。
図３に示すように、上記旋回流ノズル２３はレーザ光通路２２の先端に嵌着されるリング状部材２３ａと、該リング状部材２３ａに沿って複数設けられた羽２３ｂとから構成され、当該羽２３ｂは軸方向に対して斜めに固定されている。
このような構成により、上記副熱交換器１３より第２マニホールド７に供給されたレーザガスは、ハウジング２１とレーザ光通路２２との間を通過した後、上記旋回流ノズル２３の複数の羽２３ｂの間を通過することで、旋回流となって放電管２に流入するようになっている。
第３マニホールド８の構成は上記第２マニホールド７の構成とほぼ同一となっており、反射鏡９に代えて出力鏡１０が設けられる以外に相違点はない。
なお、上記旋回流ノズル２３に代えて、旋回流発生手段として上記レーザ光通路２２に軸方向に対して斜めに複数のスリットを形成することも可能である。この場合もレーザガスが当該スリットを介して放電管２に流入することで、旋回流が形成されることとなる。
【０００９】
図４〜図６は上記放電管２の拡大図を示しており、ここでは特に図１における図示左方に位置する放電管２について説明する。なお図示右方に位置する放電管２は同一の構成を有しているので、詳細な説明を省略する。
上記放電管２に設けられる上記放電電極４は、互いに対向する一対の陽極３１および陰極３２を軸方向に２組直列に設けた構成を有しており、これら各陽極３１及び陰極３２はそれぞれ上記直流高電圧回路５に接続されている。
そして図４の放電管２内には、旋回流となったレーザガスが図示左から右に向けて流通するようになっており、その状態で陰極３２に高電圧が印加されると、陽極３１と陰極３２との間で放電が発生して放電領域Ｆが形成され、レーザガスが励起されてレーザ光が発振されるようになっている。
【００１０】
本実施例における上記放電管２は、複数の円筒状のチューブ３３と、隣接するチューブ３３を連結すると共に、上記放電電極４の設けられたホルダ３４と、対向する放電電極４の内側の各放電電極４近傍に設けられ、先端部が放電管２の軸心側に突出するリング状突起３５、３６とから構成されている。
上記チューブ３３、ホルダ３４、リング状突起３５、３６はいずれも絶縁材料からなり、また本実施例では上記第１，第２マニホールド６、７の間に５つのチューブ３３を備え、隣接する各チューブ３３は４つのホルダ３４によって連結されている。
上記放電電極４のうち、陽極３１は放電管２の端部側すなわち第１，第２マニホールド６、７側に位置するホルダ３４に設けられ、また陰極３２は放電管２の中央側に位置する２つのホルダ３４に設けられている。
また図５に示すように、第２マニホールド７側のホルダ３４に設けられる陽極３１はホルダ３４の円周に沿って等間隔に６個設けられており、この陽極３１と対をなすように陰極３２も円周方向等間隔に６個設けられ、さらにもう一組の陽極３１及び陰極３２も同様に配置されている。
また、対向する一対の陽極３１および陰極３２が設けられる両ホルダ３４の間に位置しているチューブ３３（図示左から２、４番目）の長さに比較して、陰極３２が設けられる２つのホルダ３４の間に位置するチューブ３３（図示左から３番目）の長さは若干短く設定されている。
【００１１】
上記チューブ３３は耐熱ガラス製で、本実施例におけるすべてのチューブ３３はどれも同一の径で製造されており、各チューブ３３の両端部の外周面には切削加工が施されている。
上記ホルダ３４はセラミックス製で、上記放電電極４が設けられるリング状の保持部４１と、該保持部４１から軸方向前後方向に突出して上記チューブ３３を保持するフランジ４２とから形成されている。（図６参照）
上記保持部４１は放電管２の内周面側に突出するとともに所定の肉厚を有しており、上記放電電極４の保持される位置には直径方向に貫通孔４１ａが穿設され、該貫通孔４１ａにおけるホルダ３４の外周側にはねじ部が形成されている。
上記フランジ４２は上記切削加工されたチューブ３３の端部の外周面にあわせて製造されるとともに、フランジ４２の内周面にはシール部材４３の装着される複数の環状溝４２ａが形成されている。
このため、放電管２の組立て時には該環状溝４２ａにシール部材４３を嵌入してからフランジ４２にチューブ３３を装着することで、放電管２内の気密が保たれるようになっている。
【００１２】
上記リング状突起３５、３６は上記ホルダ３４と別体に製造されるセラミックス製のリング状部材となっており、このリング状突起３５、３６は対向する陽極３１と陰極３２との間で、各電極の近傍に配置されている。
上記リング状突起３５、３６は板状の断面形状を有する同一形状の部材であり、このうち放電管２内を流通するレーザガスの旋回流に対して上流側に位置して下流側に傾斜しているのをリング状突起３５とし、旋回流に対して下流側に位置して上流側に傾斜しているのをリング状突起３６とし、互いに先端部が向き合うように設けられている。
これらリング状突起３５、３６の外周側の端部は、外周面が上記フランジ４２に嵌合されるような径で製造され、外周面に隣接する両側面は上記保持部４１およびチューブ３３の端面が当接するよう、軸方向に対して直交する角度に製造されている。
またリング状突起３５、３６の先端部側となる内周側の端部は、陽極３１が放電管２内に突出する位置と略同一となるように製造されている。
なお、ホルダ３４とリング状突起３５、３６とを一体として製造することも可能であり、その場合であっても、陽極３１と陰極３２を保持するホルダ３４の形状を共通化することができる。
【００１３】
上記陽極３１および陰極３２は、それぞれ図６に示すような保持部材５１によって保持されており、この保持部材５１によれば陽極３１および陰極３２のいずれも保持することができるようになっている。
各保持部材５１は上記直流高電圧回路５に接続されており、陽極３１および陰極３２には保持部材５１を介して電圧が印加されるようになっている。
保持部材５１の先端には上記ホルダ３４に形成された貫通孔４１ａの雌ねじ部に螺合するための雄ねじ部が形成されており、また保持部材５１を囲繞するようにシール部材５２の設けられたフランジ５１ａが形成されており、レーザガスの漏出が防止されるようになっている。
上記陽極３１は図６（ａ）に示すようにＬ字型を有しており、その先端は対向する陰極３２に向けられると共に、放電管２の軸方向と平行に設けられており、また陰極３２は図６（ｂ）に示すように、円筒形状を有しており、上記保持部材５１に埋め込まれるように設けられている。
【００１４】
そして、本実施例における上記ホルダ３４、リング状突起３５、３６、保持部材５１は、上述したようにそれぞれ同一形状に製造されており、陽極３１または陰極３２が設けられるホルダ３４や、陽極３１または陰極３２をホルダ３４に装着するための保持部材５１を共通化することで、放電管２の製造コストを低減している。
また、上記チューブ３３もストレートのガラス管となっているので、製造が容易であり、特許文献１のように大径部や小径部を形成する必要がない。
さらに、放電管２を組立体とすることで、メンテナンス時における放電管２の分解やチューブ３３やホルダ３４などの各構成部品の洗浄を容易に行うことができ、またチューブ３３や放電電極４などに損傷が発生した場合には、交換の必要な部品だけを交換することができる。
【００１５】
以下、上記構成を有するレーザ発振器１の動作について説明する。
最初に、上記レーザガス供給手段３によってレーザガスを放電管２へと供給する。図１に示すように、ブロア１２によって送風されたレーザガスは接続チューブ１５を介して副熱交換器１３、１４によって冷却され、両端に位置する第２、第３マニホールド７、８に流入する。
第２、第３マニホールド７、８に流入したレーザガスは図２に示すようにハウジング２１とレーザ光通路２２との間に形成された空間から、旋回流ノズル２３を通過し、旋回流となって放電管２に流入する。
両側の放電管２を通過したレーザガスは第１マニホールド６で合流した後に主熱交換器１１により冷却され、その後再びブロア１２へと循環するようになっている。
【００１６】
放電管２内にレーザガスが流通している状態で、直流高電圧回路５により各放電管２に設けられた陰極３２に高電圧が印加されると、対向する陽極３１と陰極３２との間に放電が生じて放電領域Ｆが形成され、レーザガスが励起されることとなる。
励起により発生したレーザ光は所定の強度に達するまでは反射鏡９と出力鏡１０との間で反射を繰り返し、レーザ光が所定の強度に達すると出力鏡１０を透過してレーザ発振器１より発振されることとなる。
このとき、図４に示すように上記陽極３１と陰極３２との間で放電を行うと、上記陽極３１と陰極３２との間に設けられたリング状突起３５、３６により、放電領域Ｆが放電管２１の軸心側に絞られ、効率的に励起を行うことができるようになっている。
また放電管２１の内部には上記旋回流ノズル２３によってレーザガスが旋回流となって流通していることから、放電管２１内におけるレーザガスの流速分布が均一となり、しかも上記レーザガスの下流側に向けて傾斜するリング状突起３５によってレーザガスの流通空間が縮小され乱流化を促進させることができるので、効率的にレーザ光を発振することができるようになっている。
さらに、放電によるスパッタリングによって微小な塵（電極のパーティクル）が発生するが、このパーティクルはレーザガスの旋回流によって放電管２の外周側に吹き飛ばされるようになっている。
吹き飛ばされたパーティクルは、レーザガスの上流側に向けて傾斜するリング状突起３６と、チューブ３３とによって形成される空間に回収することができ、パーティクルの飛散による反射鏡９や出力鏡１０の損傷を防止することができる。
なお、このパーティクルはメンテナンス時に放電管２を分解してリング状突起３６やチューブ３３を洗浄するだけで容易に除去することができる。
【００１７】
図７は本発明に係るレーザ発振器１の第２実施例を示したものであり、上記第１実施例における放電管２とは異なる構成を有する放電管の一例を示したものである。なお以下の説明では上記第１実施例と同じ構成部品には同じ符号を付して説明する。
この第２実施例では、上記第１実施例に対し、陰極３２が設けられる２つのホルダ３４の間に設けられているチューブ３３を省略し、上記両ホルダ３４を一体にするとともに、陰極３２の近傍に設けられるリング状突起３５、３６も一体に形成したホルダ１３４を備えている。
この場合、図示しない陽極３１を保持するホルダ３４は、上記第１実施例と同一の形状で製造することもできるし、リング状突起３５、３６を一体に形成することもできる。またこのホルダ１３４に装着される陰極３２の保持部材５１には、上記第１実施例と同じものを使用することができる。
このような第２実施例における放電管２の場合、第１実施例に比較して部品点数を少なくすることができる。
またこの第２実施例における放電管２の場合も、上記リング状突起１３５、１３６によって放電領域を軸心側に絞ることができ、またリング状突起１３６によってパーティクルを回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例に係るレーザ発振器を示す構成図。
【図２】第２マニホールドについての拡大断面図。
【図３】旋回流ノズルについての外観図。
【図４】放電管についての断面図。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ部における断面図。
【図６】放電電極付近の拡大断面図を示し、（ａ）は陽極近傍を、（ｂ）は陰極近傍を示す。
【図７】第２の実施例を示す放電管の要部断面図。
【符号の説明】
【００１９】
１  レーザ発振器              ２  放電管
４  放電電極                  ２３  旋回流ノズル
３１  陽極                    ３２  陰極
３３  チューブ                ３４  ホルダ
３５、３６  リング状突起      Ｆ  放電領域
【図１】
2008004584.tif 000003
【図２】
2008004584.tif 000004
【図３】
2008004584.tif 000005
【図４】
2008004584.tif 000006
【図５】
2008004584.tif 000007
【図６】
2008004584.tif 000008
【図７】
2008004584.tif 000009