(57)【要約】【課題】  導電性電極の絶縁を容易に行うことができ、かつセラミックス電極の間隔の変動や平行度の低下を抑制することができるレーザ発振器を提供する。【解決手段】  筐体内にレーザガスが収容される。筐体の相互に対向する壁に開口が設けられている。一対のセラミックス電極が、それぞれ一対の開口を塞ぐ。一対のセラミックス電極の間にスペーサが配置され、両者の間隔の変動が制限される。一対のセラミックス電極の外側にそれぞれ導電性電極が配置されている。【選択図】  図１
2013187270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを収容し、相互に対向する壁に開口が設けられた筐体と、
前記一対の開口を塞ぐ一対のセラミックス電極と、
一対の前記セラミックス電極の間に配置され、両者の間隔の変動を制限するスペーサと、
一対の前記セラミックス電極の外側にそれぞれ配置された導電性電極と
を有するレーザ発振器。
【請求項２】
前記セラミックス電極が、前記筐体の内側から前記開口を塞ぐ請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
さらに、
高周波電源と、
前記一対の導電性電極を、前記開口を通って前記交流電源に接続する電源配線と
を有する請求項１または２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、無声放電によってレーザ媒質ガスを励起させるレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無声放電励起炭酸ガスレーザの放電電極は、レーザ媒質ガスである炭酸ガスを収容する放電チェンバ内に配置されていた。放電チェンバに取り付けられた電流導入端子と放電電極とが高電圧ケーブルで接続される。放電電極は、放電領域を挟むように配置された一対のセラミックス電極と、このセラミックス電極の外側にそれぞれ配置された導電性電極とを含む。導電性電極の外側の表面は、シリコーン樹脂等の絶縁材料で被覆される。
【０００３】
放電チェンバ内に、通常０．２〜０．３気圧のレーザガスが充填されている。このため、放電電極と高電圧ケーブルとの接続箇所、電流導入端子と高電圧ケーブルとの接続箇所、及び導電性電極の外側の表面等が、レーザガス中に配置される。これらの箇所の絶縁が不十分であると、異常放電が発生し易くなる。
【０００４】
特許文献１及び特許文献２に、導電性電極の外側の表面を大気に開放した構造のレーザ発振器が開示されている。この構造では、セラミックス電極が、レーザガスを閉じ込めるための放電チェンバの一部を構成している。高電圧が印加される導電性電極が大気圧雰囲気に配置されるため、容易に絶縁性を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３７４７５号公報
【特許文献２】特開平５−１３８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セラミックス電極が放電チェンバの一部を構成する構造では、放電チェンバ内を減圧する際に放電チェンバの壁面が歪むと、セラミックス電極間の間隔が変動する場合がある。さらに、セラミックス電極の平行度が低下する場合もある。
【０００７】
本発明の目的は、導電性電極の絶縁を容易に行うことができ、かつセラミックス電極の間隔の変動や平行度の低下を抑制することができるレーザ発振器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によると、
レーザガスを収容し、相互に対向する壁に開口が設けられた筐体と、
前記一対の開口を塞ぐ一対のセラミックス電極と、
一対の前記セラミックス電極の間に配置され、両者の間隔の変動を制限するスペーサと、
一対の前記セラミックス電極の外側にそれぞれ配置された導電性電極と
を有するレーザ発振器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
スペーサが配置されているため、セラミックス電極の間隔の変動を防止することができる。セラミックス電極が開口を塞いでいるため、一対のセラミックス電極の外側に配置された導電性電極は、筐体内の空間から隔離される。このため、導電性電極の絶縁を容易に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例によるレーザ発振器の断面図である。
【図２】図２は、図１の一点鎖線２−２における断面図である。
【図３】図３は、実施例によるレーザ発振器の放電チェンバの断面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、実施例及びその変形例による放電チェンバの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に、実施例によるレーザ発振器の断面図を示す。実施例によるレーザ発振器の筐体１０が、放電チェンバ２０、送風チェンバ３０、及び循環チェンバ４０で構成される。放電チェンバ２０、循環チェンバ４０、及び送風チェンバ３０により、閉じたガス流通経路が形成される。筐体１０内に、レーザガス、例えば炭酸ガスとヘリウムガスと窒素ガスとの混合ガスが充填されている。チェンバ同士は気密に連結されており、筐体１０内の気密性が確保されている。
【００１２】
送風チェンバ３０内に、ブロワ３１が取り付けられている。ブロワ３１により、レーザガスが、送風チェンバ３０、放電チェンバ２０及び循環チェンバ４０内をこの順番に循環する。
【００１３】
放電チェンバ２０は、２枚の側壁２１、一対の放電電極２２、及び枠体２３を含む。２枚の側壁２１は、枠体２３を挟む。レーザガスの流通経路の上流側及び下流側に、枠体２３を貫通する開口が形成されている。枠体２３の上流側（送風チェンバ３０側）の部分に形成された開口を通って、送風チェンバ３０から放電チェンバ２０内にレーザガスが流入する。下流側（循環チェンバ４０側）の部分に形成された開口を通って、レーザガスが放電チェンバ２０から循環チェンバ４０内に流入する。
【００１４】
放電電極２２は、セラミックス電極２５及び導電性電極２６を含む。セラミックス電極２５には、例えばアルミナが用いられ、導電性電極２６には、例えばアルミニウム、銅等の金属が用いられる。側壁２１の相互に対向する位置に開口２４が形成されている。開口２４が、セラミックス電極２５により、内側から塞がれている。セラミックス電極２５の各々は、相互に対向する表面（内側の表面）に、一方向に長い凸部２７が形成され、反対側の表面（外側の表面）に、凸部２７に対応する溝２８が形成されている。凸部２７及び溝２８の長手方向（図１の紙面に垂直な方向）は、レーザガスが流れる方向（図１の上から下向き）に対して直交する。
【００１５】
一対のセラミックス電極２５の間に、複数のスペーサ２９が配置されている。スペーサ２９は、セラミックス電極２５の間隔の変動を制限する。具体的には、セラミックス電極２５の間隔を一定に維持する。スペーサ２９には、例えばセラミックス製または金属製の支柱が用いられる。スペーサ２９は、レーザガスの流れを阻害しない位置に取り付けられる。
【００１６】
開口２４を正面から見たとき、溝２８は開口２４の内側に含まれる。溝２８内に、導電性電極２６が装填されている。導電性電極２６は、電源配線３６により高周波電源３５に接続されている。電源配線３６は、導電性電極２６から開口２４内を通って外部に引き出されている。高周波電源３５から導電性電極２６に高周波電力が供給される。導電性電極２６に高周波電力が供給されることにより、一対のセラミックス電極２５の凸部２７の間で無声放電が生じる。
【００１７】
循環チェンバ４０内に熱交換器４１が装填されている。放電によって高温になったレーザガスが、熱交換器４１を通過するときに冷却される。
【００１８】
図２に、図１の一点鎖線２−２における断面図を示す。レーザガス流の上流側から順番に、送風チェンバ３０、放電チェンバ２０、及び循環チェンバ４０が連結されている。送風チェンバ３０内にブロワ３１が格納されている。図２において、枠体２３の手前側及び奥側に、それぞれ一方の側壁２１及び他方の側壁２１が配置されている。放電チェンバ２０の側壁２１に開口２４が形成されている。セラミックス電極２５が開口２４を塞いでいる。セラミックス電極２５の内側の表面に凸部２７が形成され、外側の表面に溝２８が形成されている。溝２８内に導電性電極２６が収容されている。
【００１９】
導電性電極２６は、図２の横方向に長い形状を有する。導電性電極２６が配置された領域において無声放電が生じる。無声放電が生じる領域を、その長さ方向に延長した直線と、枠体２３との交差箇所に、開口４２、４３が形成されている。開口４２、４３が、それぞれ反射鏡４５及び部分反射鏡４６で塞がれている。反射鏡４５及び部分反射鏡４６が、光共振器を構成する。光共振器内で増幅されたレーザビームが、部分反射鏡４６を通って外部に放射される。
【００２０】
開口２４より外側で、かつセラミックス電極２５の外周線よりも内側に、４本のスペーサ２９が配置されている。スペーサ２９は、光共振器内のレーザビームの伝搬を妨げない位置に配置される。
【００２１】
図３に、放電チェンバ２０の断面図を示す。側壁２１の相互に対向する部分に、開口２４が形成されている。セラミックス電極２５が、開口２４を側壁２１の内側から塞ぐ。一方のセラミックス電極２５と側壁２１との間にＯリング５０が配置されて気密性が確保されており、他方のセラミックス電極２５と側壁２１との間にも他のＯリング５１が配置されて気密性が確保されている。枠体２３と側壁２１との間にも、Ｏリング５２、５３が配置されて、気密性が確保されている。
【００２２】
セラミックス電極２５の内側の表面に凸部２７が形成され、外側の表面の対応する領域に溝２８が形成されている。溝２８内に導電性電極２６が収容されている。導電性電極２６の表面は、絶縁性のコーティング材料５５で被覆されている。一対のセラミックス電極２５の凸部２７の間の空間６０で無声放電が生じる。
【００２３】
放電チェンバ２０の内外は、側壁２１、セラミックス電極２５、及び枠体２３により気密に隔離されている。セラミックス電極２５が筐体の一部を構成している。導電性電極２６は、セラミックス電極２５の外側、すなわち筐体の外側に配置されている。このため、導電性電極２６への高周波電力の供給系に起因する異常放電の発生を防止することができる。
【００２４】
放電チェンバ２０内を減圧すると、一対のセラミックス電極２５に、両者の間隔が狭まる向きの圧力が印加される。実施例においては、スペーサ２９が配置されているため、セラミックス電極２５の間隔を一定に維持することができる。また、セラミックス電極２５に発生する局所的な応力を低減することができる。さらに、放電チャンバ２０を組み立てる際にも、セラミックス電極２５の間隔を、容易に目標とする間隔に調整することができる。
【００２５】
実施例１では、スペーサ２９を４個配置したが、一直線上に並ばない位置に少なくとも３個配置すればよい。３個のスペーサ２９によって、一対のセラミックス電極２５の平行度を維持することができる。
【００２６】
図４Ａに示すように、無声放電が発生する空間６０と開口２４の縁とを結ぶ直線６１上に、セラミックス電極２５が配置されている。このため、無声放電が発生する空間６０から、放電チェンバ２０が露出している部分までの距離６２が、長くなる。この距離６２が長くなるため、無声放電が発生している空間６０と側壁２１との間での異常放電が生じにくい。
【００２７】
図４Ｂに、実施例の変形例による放電チャンバ２０の断面図を示す。この変形例では、セラミックス電極２５が開口２４を、側壁２１の外側から塞いでいる。スペーサ２９とセラミックス電極２５との間に、側壁２１が介在する。この変形例においても、スペーサ２９が、セラミックス電極２５の間隔の変動や、平行度のずれを防止する。なお、この変形例では、無声放電が発生する空間６０から側壁２１が露出している部分までの距離６３が、図４Ａに示した実施例の構成に比べて短い。従って、側壁２１に起因する異常放電を抑制するという観点からは、図４Ａの構成を採用することが好ましい。
【００２８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００２９】
１０  筐体
２０  放電チェンバ
２１  側壁
２２  放電電極
２３  枠体
２４  開口
２５  セラミックス電極
２６  導電性電極
２７  凸部
２８  溝
２９  スペーサ
３０  送風チェンバ
３１  ブロワ
３５  高周波電源
３６  電源配線
４０  循環チェンバ
４１  熱交換器
４２、４３  開口
４５  反射鏡
４６  部分反射鏡
５０、５１、５２、５３  Ｏリング
５５  絶縁性のコーティング材料
６０  無声放電が発生する空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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