図面 (/)

技術 ガラススラブレーザ

出願人 ユニヴァーサルレーザーシステムズインコーポレイテッド
発明者 スークマンイェーフィムピーリスキンミカイルイーリーザークリスチャンジュリアン
出願日 1996年9月30日 (24年8ヶ月経過) 出願番号 2000-202328
公開日 2001年2月16日 (20年3ヶ月経過) 公開番号 2001-044536
状態 拒絶査定
技術分野 レーザ(1)
主要キーワード 字型横断面 平坦フランジ 取付けネジ穴 遊び嵌め 底部カバープレート ネジ取付け 固定ピボット 皿座ぐり
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年2月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (18)

課題

コンパクトな構成であって、長さ対出力比が小さく、レーザ持ち運びが可能になると共に実用性が実質的に向上しており、かつ可撓的に取り付けられたヒートシンク組立体が、捩じり変形を無くすと共に機械的及び動作上の安定性を向上させたガススラブレーザを提供すること。

解決手段

ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成しているガススラブレーザにおいて、前記ガススラブレーザは、電極間取付けられていて、電極空間的位置関係を維持する複数の剛性で変形自在な支持部材を備え、各変形自在な支持部材は、リングと、リングの互いに反対側の側部に係合していて、両側部を一方向に圧縮し、電極がガス閉じ込め構造体内にしっかりと固定されるようになるまで電極を別の方向に押し広げるネジとを備える、ガラススラブレーザ。

概要

背景

概要

コンパクトな構成であって、長さ対出力比が小さく、レーザ持ち運びが可能になると共に実用性が実質的に向上しており、かつ可撓的に取り付けられたヒートシンク組立体が、捩じり変形を無くすと共に機械的及び動作上の安定性を向上させたガススラブレーザを提供すること。

ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成しているガススラブレーザにおいて、前記ガススラブレーザは、電極間取付けられていて、電極空間的位置関係を維持する複数の剛性で変形自在な支持部材を備え、各変形自在な支持部材は、リングと、リングの互いに反対側の側部に係合していて、両側部を一方向に圧縮し、電極がガス閉じ込め構造体内にしっかりと固定されるようになるまで電極を別の方向に押し広げるネジとを備える、ガラススラブレーザ。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成している、1対の互いに平行で細長電気絶縁性電極と、ハウジングに封入されたレーザガス合物と、各電極に結合されていて、RF励起源に結合されるようになったRFフィード端子と、ハウジングの両端部に取付けられて、RF励起を行うと、ガス放電区域中で動作できるレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有するガススラブレーザにおいて、前記ガススラブレーザは、電極間に取付けられていて、電極の空間的位置関係を維持する複数の剛性で変形自在な支持部材を備え、各変形自在な支持部材は、リングと、リングの互いに反対側の側部に係合していて、両側部を一方向に圧縮し、電極がガス閉じ込め構造体内にしっかりと固定されるようになるまで電極を別の方向に押し広げるネジとを備える、ガラススラブレーザ。

請求項2

支持部材は、矩形の放電区域の長い寸法に直交する方向に調節自在である、請求項1に記載の装置。

請求項3

ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成している、1対の互いに平行で細長い電気絶縁性の電極と、ハウジングに封入されたレーザガス混合物と、各電極に結合されていて、RF励起源に結合されるようになったRFフィード端子と、ハウジングの両端部に取付けられて、RF励起を行うと、ガス放電区域中で動作できるレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有するガススラブレーザにおいて、前記ガススラブレーザは、電極間に取付けられていて、電極間の所定の空間的位置関係を獲得および維持する複数の剛性で変形自在な支持部材を備え、2つの電極は各々が、T字型の横断面を有し、外方向に延びる平坦フランジ部と、ガス放電区域に隣接する平坦面部分終端する、内方向に延びる茎部とを備え、前記ガススラブレーザはまた、各フランジの一方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第1対の陥凹、および、各フランジの他方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第2対の陥凹と、対向するフランジの一方端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材、および、対向するフランジの外側端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材と、各電極の各端部から所定の距離に配置された各電極の外方向に延びる平坦なフランジ部の本体外側のまた別な対の陥凹であって、また別な対の陥凹の各々の各陥凹は、互いから所定の距離だけ間隔を設けられて、ハウジング内の電極を安定させる、別な対の陥凹と、別な対の陥凹の各陥凹に受容された、所定厚さのスペーサとを備えており、支持部材は、電極を互いから外方向に離すようにして、電極間に所定の最適間隔を達成するような構成および形状にされていると同時に、スペーサをハウジングの本体内側表面に外方向に押圧して、外方向に延びる平坦フランジ部の本体外側表面と、ハウジングの本体内側表面との間に所定の間隔を確立している、ガススラブレーザ。

請求項4

本体内側方向部を有する第1対および第2対の各陥凹と、各棚部上に受容されており、所定の厚さを有して、ガス放電区域の長い寸法に平行な方向に、電極とハウジングの内側壁との間で所定の間隔を確立している、各支持部材の一部とを更に備えている、請求項3に記載の装置。

請求項5

ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成している、1対の互いに平行で細長い電気絶縁性の電極と、ハウジングに封入されたレーザガス混合物と、各電極に結合されていて、RF励起源に結合されるようになったRFフィード端子と、ハウジングの両端部に取付けられて、RF励起を行うと、ガス放電区域中で動作できるレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有するガススラブレーザにおいて、電極間に取付けられた複数の支持部材であって、それらの各々は、電極を互いから分離させるように調節自在であって、電極間の所定の空間的位置関係を獲得および維持している、前記複数の支持部材を備えている、ガススラブレーザ。

請求項6

矩形ガス放電区域の長い寸法に直交する方向に調節自在である、請求項5に記載の装置。

請求項7

支持部材は調節自在な追従アセンブリであって、それにより、電極は、ガス放電区域の小さい寸法に沿って測定される所定のギャップ距離が得られるまで、互いからわずかに分離され得て、ハウジングの支持部材により外方向に付与される圧縮力により、電極の空間的位置関係がハウジング内部に維持されている、請求項5に記載の装置。

請求項8

2つの電極は各々がT字型横断面を有しており、外方向に延びる平坦なフランジ部、および、ガス放電区域に隣接する平坦面部において終端する、内方向に延びる茎部を供えており、前記ガススラブレーザは、各フランジの一方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第1対の陥凹、および、各フランジの他方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第2対の陥凹と、対向するフランジの一方端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材、および、対向するフランジの外側端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材と、各電極の各端部から所定の距離に配置された各電極の外方向に延びる平坦なフランジ部の本体外側のまた別な対の陥凹であって、また別な対の陥凹の各々の各陥凹は、互いから所定の距離だけ間隔を設けられて、ハウジング内の電極を安定させる、別な対の陥凹と、別な対の陥凹の各陥凹に受容された、所定厚さのスペーサとを更に備えており、支持部材は、電極を互いから外方向に離すようにして、電極間に所定の最適間隔を達成するような構成および形状にされていると同時に、スペーサをハウジングの本体内側表面に外方向に押圧して、外方向に延びる平坦フランジ部の本体外側表面と、ハウジングの本体内側表面との間に所定の間隔を確立している、請求項5に記載の装置。

請求項9

本体内側方向棚部を有する第1対および第2対の各陥凹と、各棚部上に受容されており、所定の厚さを有して、ガス放電区域の長い寸法に平行な方向に、電極とハウジングの内側壁との間で所定の間隔を確立している、各支持部材の一部とを更に備えている、請求項8に記載の装置。

請求項10

ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成している、1対の互いに平行で細長い電気絶縁性の電極と、ハウジングに封入されたレーザガス混合物と、各電極に結合されていて、RF励起源に結合されるようになったRFフィード端子と、ハウジングの両端部に取付けられて、RF励起を行うと、ガス放電区域中で動作できるレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有するガススラブレーザにおいて、前記ガススラブレーザは、電極間に取付けられていて、電極間の所定の空間的位置関係を獲得および維持する複数の剛性で伸張自在な支持部材を備え、2つの電極は各々が、T字型の横断面を有し、外方向に延びる平坦なフランジ部と、ガス放電区域に隣接する平坦面部分で終端する、内方向に延びる茎部とを備え、前記ガススラブレーザはまた、各フランジの一方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第1対の陥凹、および、各フランジの他方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第2対の陥凹と、対向するフランジの一方端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材、および、対向するフランジの外側端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材と、各電極の各端部から所定の距離に配置された各電極の外方向に延びる平坦なフランジ部の本体外側のまた別な対の陥凹であって、また別な対の陥凹の各々の各陥凹は、互いから所定の距離だけ間隔を設けられて、ハウジング内の電極を安定させる、別な対の陥凹と、別な対の陥凹の各陥凹に受容された、所定厚さのスペーサとを備え、支持部材は、電極を互いから外方向に離すようにして、電極間に所定の最適間隔を達成するような構成および形状にされていると同時に、スペーサをハウジングの本体内側表面に外方向に押圧して、外方向に延びる平坦フランジ部の本体外側表面と本体内側表面との間に所定の間隔を確立している、ガススラブレーザ。

請求項11

本体内側棚部を有する第1対および第2対の各陥凹と、各棚部上に受容されており、各棚部上に受容されており、所定の厚さを有して、ガス放電区域の長い寸法に平行な方向に、電極とハウジングの内側壁との間で所定の間隔を確立している、各支持部材の一部とを更に備えている、請求項10に記載の装置。

技術分野

0001

本発明は、一般に各種ガス放電レーザコヒーレント光発生装置に関し、特に、改良された電極構造及び改良された熱伝達及び冷却装置を備えた多光路方式の非導波路形、即ち自由空間形の共振器を有するガススラブレーザに関する。

0002

種々の形態の導波路及びスラブCO2レーザについて相当な研究が行われた。ホバート氏の米国特許第5,123,028号(以下「´028号特許」と略記する)の1:9〜3:13(コロンの前の数字は明細書の欄、その後の数字は行を表すものとする)を参照されたい。
(1.インライン方式非スラブガスレーザ)大抵の非スラブレーザ、例えば、ケー・ラークマン氏の米国特許第4,169,251号(以下「´251号特許」と略記する)及びピー・ラークマン氏の米国特許第4,805,182号(以下「´182号特許」と略記する)の非スラブレーザは、比較的大きな長さの出力に対する比(以下「長さ対出力比」という)を必要とする。典型的な周知のインライン方式、例えば、ラークマン氏の´251号特許では、一対の細長絶縁性電極が互いに平行に配置され、無線周波数(以下「RF」という)源の励起を電極と単光路共振器空洞部の各端に設けられた反射鏡との間の放電区域内に生じるレーザ光ビームに対して横断方向に及ぼす。所定の出力強度を達成するためには、空洞部は、十分な光増幅を可能にするほど長くなければならない。かくして、長さ対出力比は大きい。この構成では、レーザ装置の長さがレーザ装置を納める外部機器の長さを決定するという点で実用上の問題が生じる。レーザ装置が長いと、明らかに多くの問題が生じ、その用途が制限される。たとえば、長いレーザ装置は、持ち運びできず、デスクトップ上で使用できず、しかも製作費が高い。

0003

金属とセラミック組合せを利用するインライン設計のレーザ装置(ケー・ラークマン氏の´251号特許)に関するもう一つの問題は、金属製電極セラミック製壁部材の熱膨張率が異なるために熱膨張が均一ではなく、これにより、レーザ管の変形に起因する機械的な不安定性及び心ずれを含む深刻な動作上の問題が生じることである。

0004

ピー・ラークマン氏の´182号特許の構成は、類似材料の使用による利点を取り入れることにより、換言すると、全て金属製の部材を用いることによって、ケー・ラークマン氏の´251号特許の構成を改良したものであるが、インライン設計の比較的大きな長さ対出力比と関連した問題を解決していない。

0005

したがって、本発明の主目的は、小さな長さ対出力比により設計に融通性をもたせると共にレーザ装置について多くの新用途をもたらすよう設計されたコンパクトなレーザ装置及び共振器を提供することにある。

0006

また、本発明の別の目的は、レーザ管の変形を無くし、その結果としての機械的及び動作上の不安定性及び心ずれを生じさせないようにするよう設計された改良型冷却システム取付け構造及びヒートシンクを提供することにある。

0007

インライン設計の従来技術、例えば、ケー・ラークマン氏の´251号特許及び´182号特許と関連した更にもう一つの問題は、「導波路効果」である。電極の表面からの光の反射及び放電区域内に固定対称形ボアを形成するこれら表面が密接しているために放電区域に隣接している誘電性部材の壁からの光の反射により、ビーム中のエネルギ近視野中に不均一に分布して種々の用途で使えなくなる。この問題は、一層均一に分布する遠視野ビーム又はフィルタリング技術を用いて解決できそうであるが、かかる解決策は、常に利用でき、或いは実用的であるとは限らず、少なくともコストが著しく増加する。利用できるスペースが限られるコンパクトなレーザ設計では、かかるレーザ出力光学的手法や焦点調節光学的手法は最適ではない。

0008

したがって、本発明のさらにもう一つの目的は、近視野と遠視野の両方においてエネルギを実質的に均一に分布させ、それによりコストを一段と低減すると同時にコンパクトなレーザ設計の実用性を高める自由空間(全方向性)ガスレーザを提供することにある。
(2.スラブ導波路レーザ)スラブ導波路レーザはしばらくの間知られていた。初期設計のガススラブレーザはチューリップ氏の米国特許第4,719,639号(以下、「チューリップ氏の´639号特許」という)に示されている。スラブ導波路レーザの最近の設計例は、ホバート氏の米国特許第5,123,028号(以下、「ホバート氏の´028号特許」という)に示されている。

0009

スラブ導波路レーザの大きな利点は、短い能動又は活性媒質中で高出力を発生させることができるということにある。この性能が得られる要因は、スラブ導波路レーザが、一層大きな総合出力を得るために能動媒質利用可能な全幅を用いることができる一般に横断面矩形の放電区域を有するということにある。

0010

しかしながら、従来技術のスラブ導波路レーザの大きな欠点、即ち、インライン設計のレーザよりもビームの総合的品質が本来的に劣るという欠点を生じるのは、まさにこのように2つの互いに異なるタイプの共振器を用いているからである。1993年10月発行産業用レーザレビュー(Industrial Laser Review)に掲載のピー・ラークマン氏の論文「The Market Continues to Grow for SealedCarbon Dioxide Lasers 」を参照されたい。この欠点を解決するには、複雑で比較的高価な光学系を使用するしかない。結果的に得られるかかるハイブリッドガススラブレーザのビームは、異なる方向において異なる性質を有している。幅の狭い方向では、電極表面は導波路効果を生じる。幅の広い方向では、物理的な制約はなく、ビームは例えば自由空間レーザ共振器中に形成される。その結果、ビームは、非導波路軸線(幅の広い寸法方向)に沿ってレーザを出た後の発散度よりも、導波路軸線(幅の狭い寸法方向)に沿ってレーザを出た後の発散度のほうが大きい。ホバート氏の´028号特許の図19(明らかな誤記については訂正されている)を参照されたい。しかしながら、この低品質のビームは不完全ながらも修正可能であるが、それには比較的高価で複雑な光学系を用いるしかない。したがって、本発明の目的は、あらゆる方向において高品質の一様ビームを生じさせると共に複雑な光学系を不要にする自由空間非導波路形の安定共振器を用いる高効率高出力ガススラブレーザを提供することにある。

0011

折り返し形ガスレーザも新規なものではない。ラークマン氏の´182号特許の図5図6を参照されたい。最近のガススラブ導波路レーザは又、短いレーザ装置で大きな出力を達成するよう折り返し設計を採用しいてる。コープ氏の米国特許第5,353,297号(以下、「´297号特許」という)を参照されたい。

0012

コープ氏の´297号特許は、幅の狭い軸線方向では安定導波路として、幅の広い軸線方向では否定分岐型非安定共振器として動作するハイブリッド共振器の設計を教示している。さらに、コープ氏の´297号特許は、幅の広い軸線方向においてビームの折返し路を生じさせるよう電極の各端に一対の鏡を付加している。

0013

したがって、コープ氏の´297号特許は、上述の問題の例示となっている。したがって、本発明の目的は、レーザ光ビームが共振器の放電空洞部中であらゆる方向において非導波路モードで動作する簡単で安価な多光路光学系を用いるコンパクトなガススラブレーザを提供することにある。

0014

ガススラブレーザ設計におけるもう一つの課題は、最小のキャパシタンス且つ良好な熱伝導性をもたせて電極相互間の所定の隙間をハウジング壁に対して絶縁関係に維持するよう電極をレーザ管内に位置決めする支持構造である。電極間の隙間寸法は、最適なレーザ動作にとって重要である。電極とハウジングの間の離隔距離は、最大伝熱量(狭い間隔が所望される)と高品質RF整合のための構造体の最大固有キャパシタンス(広い間隔が所望される)を正しくバランスさせるのに重要である。したがって、本発明の目的は、レーザ装置の動作パラメータを最適化する改良した電極支持構造と提供することにある。

0015

具体的に且つ概略的に説明した本発明の目的と関連した上記及び他の利点を達成するために本発明の内容の概略を以下に記載する。

0016

第1発明は、ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成している、1対の互いに平行で細長い電気絶縁性の電極と、ハウジングに封入されたレーザガス合物と、各電極に結合されていて、RF励起源に結合されるようになったRFフィード端子と、ハウジングの両端部に取付けられて、RF励起を行うと、ガス放電区域中で動作できるレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有するガススラブレーザにおいて、前記ガススラブレーザは、電極間に取付けられていて、電極の空間的位置関係を維持する複数の剛性で変形自在な支持部材を備え、各変形自在な支持部材は、リングと、リングの互いに反対側の側部に係合していて、両側部を一方向に圧縮し、電極がガス閉じ込め構造体内にしっかりと固定されるようになるまで電極を別の方向に押し広げるネジとを備える、ガラススラブレーザである。

0017

第1発明の実施態様は以下のとおりである。支持部材は、矩形の放電区域の長い寸法に直交する方向に調節自在である。

0018

第2発明は、ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成している、1対の互いに平行で細長い電気絶縁性の電極と、ハウジングに封入されたレーザガス混合物と、各電極に結合されていて、RF励起源に結合されるようになったRFフィード端子と、ハウジングの両端部に取付けられて、RF励起を行うと、ガス放電区域中で動作できるレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有するガススラブレーザにおいて、前記ガススラブレーザは、電極間に取付けられていて、電極間の所定の空間的位置関係を獲得および維持する複数の剛性で変形自在な支持部材を備え、2つの電極は各々が、T字型の横断面を有し、外方向に延びる平坦フランジ部と、ガス放電区域に隣接する平坦面部分終端する、内方向に延びる茎部とを備え、前記ガススラブレーザはまた、各フランジの一方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第1対の陥凹、および、各フランジの他方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第2対の陥凹と、対向するフランジの一方端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材、および、対向するフランジの外側端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材と、各電極の各端部から所定の距離に配置された各電極の外方向に延びる平坦なフランジ部の本体外側のまた別な対の陥凹であって、また別な対の陥凹の各々の各陥凹は、互いから所定の距離だけ間隔を設けられて、ハウジング内の電極を安定させる、別な対の陥凹と、別な対の陥凹の各陥凹に受容された、所定厚さのスペーサとを備えており、支持部材は、電極を互いから外方向に離すようにして、電極間に所定の最適間隔を達成するような構成および形状にされていると同時に、スペーサをハウジングの本体内側表面に外方向に押圧して、外方向に延びる平坦フランジ部の本体外側表面と、ハウジングの本体内側表面との間に所定の間隔を確立している、ガススラブレーザである。

0019

第2発明の実施態様は、本体内側方向部を有する第1対および第2対の各陥凹と、各棚部上に受容されており、所定の厚さを有して、ガス放電区域の長い寸法に平行な方向に、電極とハウジングの内側壁との間で所定の間隔を確立している、各支持部材の一部とを更に備えている。

0020

第3発明は、ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成している、1対の互いに平行で細長い電気絶縁性の電極と、ハウジングに封入されたレーザガス混合物と、各電極に結合されていて、RF励起源に結合されるようになったRFフィード端子と、ハウジングの両端部に取付けられて、RF励起を行うと、ガス放電区域中で動作できるレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有するガススラブレーザにおいて、電極間に取付けられた複数の支持部材であって、それらの各々は、電極を互いから分離させるように調節自在であって、電極間の所定の空間的位置関係を獲得および維持している、前記複数の支持部材を備えている、ガススラブレーザである。

0021

第3発明の実施態様は、矩形ガス放電区域の長い寸法に直交する方向に調節自在である。支持部材は調節自在な追従アセンブリであって、それにより、電極は、ガス放電区域の小さい寸法に沿って測定される所定のギャップ距離が得られるまで、互いからわずかに分離され得て、ハウジングの支持部材により外方向に付与される圧縮力により、電極の空間的位置関係がハウジング内部に維持されている。第3発明の実施態様はさらに、2つの電極は各々がT字型横断面を有しており、外方向に延びる平坦なフランジ部、および、ガス放電区域に隣接する平坦面部において終端する、内方向に延びる茎部を供えており、前記ガススラブレーザは、各フランジの一方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第1対の陥凹、および、各フランジの他方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第2対の陥凹と、対向するフランジの一方端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材、および、対向するフランジの外側端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材と、各電極の各端部から所定の距離に配置された各電極の外方向に延びる平坦なフランジ部の本体外側のまた別な対の陥凹であって、また別な対の陥凹の各々の各陥凹は、互いから所定の距離だけ間隔を設けられて、ハウジング内の電極を安定させる、別な対の陥凹と、別な対の陥凹の各陥凹に受容された、所定厚さのスペーサとを更に備えており、支持部材は、電極を互いから外方向に離すようにして、電極間に所定の最適間隔を達成するような構成および形状にされていると同時に、スペーサをハウジングの本体内側表面に外方向に押圧して、外方向に延びる平坦フランジ部の本体外側表面と、ハウジングの本体内側表面との間に所定の間隔を確立している。さらに、本体内側方向棚部を有する第1対および第2対の各陥凹と、各棚部上に受容されており、所定の厚さを有して、ガス放電区域の長い寸法に平行な方向に、電極とハウジングの内側壁との間で所定の間隔を確立している、各支持部材の一部とを更に備えている。

0022

第4発明は、ハウジング内に設けられていて、矩形横断面のガス放電区域を形成している、1対の互いに平行で細長い電気絶縁性の電極と、ハウジングに封入されたレーザガス混合物と、各電極に結合されていて、RF励起源に結合されるようになったRFフィード端子と、ハウジングの両端部に取付けられて、RF励起を行うと、ガス放電区域中で動作できるレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有するガススラブレーザにおいて、前記ガススラブレーザは、電極間に取付けられていて、電極間の所定の空間的位置関係を獲得および維持する複数の剛性で伸張自在な支持部材を備え、2つの電極は各々が、T字型の横断面を有し、外方向に延びる平坦なフランジ部と、ガス放電区域に隣接する平坦面部分で終端する、内方向に延びる茎部とを備え、前記ガススラブレーザはまた、各フランジの一方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第1対の陥凹、および、各フランジの他方端縁部において各電極の外方向に延びる平坦フランジ部の本体内側に形成された第2対の陥凹と、対向するフランジの一方端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材、および、対向するフランジの外側端縁部における各対の陥凹に受容された支持部材と、各電極の各端部から所定の距離に配置された各電極の外方向に延びる平坦なフランジ部の本体外側のまた別な対の陥凹であって、また別な対の陥凹の各々の各陥凹は、互いから所定の距離だけ間隔を設けられて、ハウジング内の電極を安定させる、別な対の陥凹と、別な対の陥凹の各陥凹に受容された、所定厚さのスペーサとを備え、支持部材は、電極を互いから外方向に離すようにして、電極間に所定の最適間隔を達成するような構成および形状にされていると同時に、スペーサをハウジングの本体内側表面に外方向に押圧して、外方向に延びる平坦フランジ部の本体外側表面と本体内側表面との間に所定の間隔を確立している、ガススラブレーザである。

0023

第4発明の実施態様は、本体内側棚部を有する第1対および第2対の各陥凹と、各棚部上に受容されており、各棚部上に受容されており、所定の厚さを有して、ガス放電区域の長い寸法に平行な方向に、電極とハウジングの内側壁との間で所定の間隔を確立している、各支持部材の一部とを更に備えている。

発明の効果

0024

本発明による自由空間スラブレーザとして設計されたガスレーザは、以下の利点を有している。
1.コンパクトな構成であって、長さ対出力比が小さく、レーザの持ち運びが可能になると共に実用性が実質的に向上していること。
2.好都合幾何学的構成により、頑で非常に高密度の最終包装品を得ることができ、それにより全体的な寸法が実質的に小さくなると共にコストが実質的に低くなること。
3.多光路構成では、レーザビーム中のエネルギの近視野分布が実質的に一様になり、レーザ出力カプラの近傍にレーザビームの焦点調節が可能になること。
4.多光路構成において、ビーム横断面内のあらゆる方向における発散度が等しい対称形ガウスビームを生じさせることができ、それにより簡単なビーム伝送系の使用が容易であること。
5.効率的な熱伝達性及び伝熱設計により動作上の安定性の向上が得られること。

0025

A.多光路共振器を備えた本発明の自由空間ガススラブレーザ
本発明の特徴は、最初に図1部分概略図で分かるように、安定共振器を備えたガススラブレーザ10を使用すると共に、安定共振器の基本モードを使用することにある。その結果、両方向において、非導波路型、即ち自由空間型のレーザである新タイプのガススラブレーザが構成されることになる。

0026

図1の略図でわかるように、ガススラブレーザ10は、高さ“A”及び長さ“L”の放電区域を形成する一対の互いに平行な細長い電極11,12を有し、その両端には、直径がそれぞれD2,D1の反射鏡14,15が設けられている。ガウスビーム17は、RF源13の励起が行われると放電区域中に得られる安定スラブレーザ共振器の基本モードを表わす。出力カプラである鏡15は、放出レーザ光ビーム16を部分的に反射するに過ぎない状態で放出する。

0027

共振器のパラメータ及び電極の寸法は以下の通りに選択されている。すなわち、共振器10の基本モードの直径は、電極11,12間の距離“A”よりも短くすべきである。たとえば、もしスラブの長さが500mmであって、出力カプラが平らであり、完全反射鏡の曲率半径が40mであれば、基本モードの外径湾曲鏡の近傍において)は、約45mmである。そこで、もし電極間の距離A=50mmに選定し、これと同一寸法、即ち50mmの出力カプラ有効口径を用いると、そのレーザは基本モードを発生できる。図1を参照されたい。

0028

しかしながら、この場合、放電区域内の能動媒質の全容積利用効率は、非常に低い(例えば、もしスラブの幅“B”(図1紙面と垂直に測定した距離)が15mmであれば約30%である)。放電区域の有効体積の利用効率を上げるために、本発明者らは、多光路共振器(multi-pass resonator)30,50を用いている(図2及び図3参照)。図2では、この共振器30は3つの鏡、即ち後端凹面鏡(完全反射鏡)31及び2つの前部平面鏡32,34(一つは出力カプラ(部分反射鏡)32、もう一つは中間平面鏡(完全反射鏡)34)を含む。出力カプラ32の表面は、本光学系光学軸と垂直に配置され、後端部の鏡31及び中間の鏡34は、本光学系の光学軸に対して僅かに傾斜しており、したがってレーザビームの多光路反射軌道は、能動媒質の横方向の多光路(2光路)中で鏡32から鏡31に進み、この鏡31で反射して鏡34に向き、そして鏡34で反射して31に戻りそして鏡32に戻るようになる。鏡31,32,34は整列していて、鏡からの多数回の反射をした後、ビームは出力カプラの表面上のその当初の位置に戻り、その一部33が放出されるようになる。この場合、能動媒質の利用効率は90%に近い。

0029

図3では、共振器50は、光路の数が2(図2)から5になり、そして電極の幅が“B”に依存するということを除き、図2の共振器30と同様に動作する。光ビーム53を放出する出力カプラ52は部分反射鏡であり、後端部の鏡51及び中間の鏡54は完全反射鏡である。もし“A”=50mm、“B”=15mmであるとすれば、光路の最適数は5であることが判明した。この場合、出力は最大である。もし、“A”=7mm、“B”=21mm、鏡相互間の距離が500mm、そして後部鏡の曲率半径が4mであれば、最適光路数は8又は9(図示せず)である。

0030

もし出力カプラ32,52及び中間鏡34,54が平らであれば(又は、これらが同一の曲率半径を有していれば)、出力モード構造は、単光路の場合と同一であり、光路の数に依存しないことに注目することは重要である。光路の数は、出力カプラの最適反射係数だけを変化させ、即ち光路の数が多ければ多いほど、それだけ総合利得が大きくなり、かくして、出力カプラの最適反射係数が小さくなり、それにより最適出力が得られる。例えば、上述の単光路共振器の場合、最適反射率は約92%であり、これに対して上述の5光路共振器の場合、最適反射率は約70%である。

0031

B.電極とスペーサから成るサブアセンブリ
図4で最も良く分かるように、本発明の電極とスペーサから成るサブアセンブリ(以下、「電極−スペーサ・サブアセンブリ」という場合がある)90は、2本の電極91,92を含み、各電極は、直立の平べったいフランジ部分93及び内方に延びる矩形のステム部分94から成る横断面T字形のものである。電極は、厚さが0025mm〜001mmの範囲の厚手であって絶縁性且つ硬質陽極酸化処理された酸化アルミニウム被膜を有するアルミニウムで作られている。各電極の垂直フランジ部分93の内側において、フランジ93の頂部には一対の凹部95が設けられ、フランジ93の底部にも一対の凹部95が設けられている。各凹部は平らな底縁105を有している。各電極の垂直フランジ部分93の外側において、各電極の各端部からの距離の約1/4のところに対をなす凹部96が設けられている。対をなす凹部96の各々は、互いに間隔をおいて配置されていて、これらは電極の取り付けを安定化するよう各電極91,92の外側頂縁及び底縁に近接して位置している。

0032

組立てのために電極を互いに近付けると、支持リング97が各対の対向した凹部95に嵌まり込み、電極91,92間の所定の最適離隔距離を達成するのに用いられる変形自在な支持部材としての役目を果たす。支持部材97は、変形自在なリングである。各部材97はネジ98を回すことによって物理的に変形し、即ちネジ98を回すと、リングの両側を圧縮し、それにより電極91,92を外方へ押し離し、そしてスペーサ99(これについては、後述する)を管111のそれらの対応内壁外向きに押し付けることによりリング97が変形する。このように、電極間の所定の最適離隔距離は、図4及び図6で見て、その上端部及び下端部、並びにその前端部及び後端部に得られ、電極91,92は管111内にしっかりと且つ対称に支持される。リング97は好ましくはアルミニウムで作られ、これはまた、絶縁性で硬質の陽極酸化処理状態の酸化アルミニウム被膜で被覆されている。これとは別の材料として、例えばステンレス鋼を用いてもよい。

0033

小型の円筒形スペーサ99が電極91,92の外方側部に設けられた対をなす凹部96に嵌まり込み、そして電極91,92の垂直フランジ93の外側面と管111の内側面との間の所定の離隔距離を生じさせる(図4及び図6)。円筒形スペーサ99は、ボール又はワッシャであるのがよい。スペーサ99は好ましくはアルミニウムで作られ、これ又、硬質で陽極酸化処理状態の酸化アルミニウム被膜を有するのがよい。使用可能な他の材料としては、セラミック又はステンレス鋼がある。

0034

RFフィード取付けブロック100が、穴102を通る取付けネジ101によって電極91,92の上部内方側部に固定された状態でRF端子103に接続されており、これらRF端子はRF供給源と接続され、しかも管111の上方壁絶縁状態で貫通している。以下により詳細に説明するように、RFフィードはまた、これと協働する気密シールにより管111の真空健全性を維持する。

0035

図6で最も良く分かるように、スペーサ99を凹部96内に配置し、支持リング97を凹部95内に嵌入支持して電極−スペーサ・サブアセンブリ90を管111の内側に組み立てると、ネジ98を時計回りに回してリング97を変形させ、電極91,92を互いに押し離し、そしてスペーサ99をそれらの凹部に入れた状態で管111の内壁にしっかりと当接支持し、それにより電極を管内に横方向に位置決めして所定の幅の狭い方向の寸法“A”の隙間40をもたせる。また、リング97の内側縁部には凹部104(図4)が切削加工により設けられており、したがってリング97の隣合う円周方向部分106が凹部95の底縁105(図4)上に位置した状態で凹部95に嵌まり込むようになっている。リング97の隣合う円周方向部分106の垂直高さ(図4)は、電極91,92の頂縁及び底縁108上に延び、管111の内側頂壁及び内側底壁(図6見える)からの電極91,92の所定の上部離隔距離及び底部離隔距離を生じさせ、それにより電極91,92を管111内に垂直方向に位置決めするような所定の高さのものである。このように、電極は管111の内壁に非常に近接するが、絶縁可能な間隔を置いて位置決めされる。好ましい電極と壁の離隔距離は05mmである。電極と管の離隔距離を制御状態に保つことにより(離隔距離が大きければ大きいほどそれだけ一層キャパシタンスは小さくなる)、電極と管の間の固有キャパシタンスは、最小に維持され、RF源による電極の急激な初期励起を妨害しない。他方、離隔距離が小さければ小さいほどそれだけ一層熱伝導が良好になる。電極の長い平らな外側表面93と管111の内壁を密接させることにより、良好な熱伝導性が得られる。レーザガス混合物は又、濃ヘリウム良導体になるように選択されている。したがって、レーザの急激な始動及び放電区域40からの熱の急速な除去を行い、それにより動作中の装置の冷却を著しく助長するために、材料、離隔距離及びガスとの間には最適なバランスがある。

0036

上述の構成により、図1の略図に示すように、幅の狭い方向の寸法“A”、幅の広い方向の寸法“B”(図16)及び長さ“L”の隙間40が確保される。

0037

C.レーザ管サブアセンブリ
図5で分かるように、レーザ管サブアセンブリは、図4の電極/スペーサ・サブアセンブリ90、管111、前部二重鏡取付けサブアセンブリ120及び後部鏡取付けサブアセンブリ150を有する。上述しなかったこれらサブアセンブリの各々を以下にさらに説明する。

0038

レーザ管サブアセンブリ110の組立てを行うには、まず最初に、電極−スペーサ・サブアセンブリ90を管111内に挿入し、ネジ98を時計回りに回して電極−スペーサ・サブアセンブリ90を上述のように管111の内壁に対して対称且つ離隔関係で管111内にしっかりと固定する。RFフィード端子103をスペーサ113及び絶縁性Oリング112に挿入し、そしてこれをRFフィード取付けブロック100の上部の対応のネジ穴107にねじ込み、それにより電極−スペーサ・サブアセンブリ90をRF供給源13に連結されるようになった管111内にさらに固定する。

0039

図6で一層明確に分かるように、端子103をネジ穴107にねじ込むと、スペーサ113は内方に移動してOリング112をRFフィード取付けブロック100の上面112Aに押し付ける。Oリング112は圧縮されて管111内の穴114の内壁112Bに対して、しかも端子103の凹部112Cの外周部に対してシールを形成する。シールは、端子103と穴114内のスペーサ113との間の遊び嵌めに起因して電極91,92に持ち上げ力を全く及ぼさないで形成される。かくして、電極91,92に及ぼされる力は、均一分布状態のままである。

0040

1.前部二重鏡取付けサブアセンブリ
図5で分かるように、まず最初に前部二重鏡取付けサブアセンブリ120を組み立て、その後、これを管111の前部を閉鎖するよう密封的に取り付ける。管111の前端部への前部鏡サブアセンブリ120の密封取付け(及び管111の後端部への後部鏡サブアセンブリ150の密封取付け)は、好ましくは溶接によって行われる。しかしながら、エポキシ化合物の使用又はネジ取付け具で圧縮されたOリングの使用によりこの取付けを行ってもよい。

0041

図5図9及び図10で最も良く分かるように、前部鏡取付けサブアセンブリ120は、中間プレートOリング125を受け入れるようになったOリング用凹部122を備える前部端プレート121を有し、この凹部122には、実質的に電極91,92相互間の隙間40に相当する矩形のビームアパーチャ123が設けられている。

0042

中間鏡支持プレート127が、3本の調節ネジ131A,131B,131Cを支持プレート127に設けられた対応の取付け穴130に挿入することにより、管の前端部プレート121に固定される。ネジ131A,131B,131Cは前部端プレート121に設けられたネジ穴124にねじ込まれ、環状リング125aが凹部122に設けられたOリング125に圧接してこれらの間に気密シールを形成する(図10)。それと同時に、中間鏡126は中間鏡支持プレート127の内側部に設けられた凹部内に捕捉される(図10)。ネジ131A,131Cは、ネジ131Bに対して直交関係にある。

0043

鏡126は完全反射鏡であり、調節ネジ131Aによって水平軸線周りに鉛直平面内で調節される。鏡126は調節ネジ131Cによって鉛直軸線の周りに水平平面内で調節される。ネジ131A,131Cを回して調節することにより、中間鏡支持プレート127は、固定ピボットネジ131Bによる取付け点の周りにそれぞれの平面内で梃作用を発揮する。シールを破壊しないでネジ131A,131Cの調節を行うとOリング125はそれぞれ押し下げられる。

0044

中間支持プレート127は、中央アパーチャ128及びその外方側部に設けられた出力カプラ用ブラケットのOリング用凹部129を有する。また、これには、三角形をなす又は直交関係にある出力カプラ用ブラケットネジ穴132が設けられている。出力カプラ141は、三角形の出力カプラブラケット134を用いて中間鏡支持プレート127に取り付けられている。ブラケット134は、中間鏡支持プレート127に当接した状態で設けられていて、出力カプラブラケット134の内側側部に設けられた環状リング134a(図10)が、支持プレート127の凹部129内に設けられている出力カプラブラケットOリング133に圧接して、これらの間に気密シールを形成している。出力カプラブラケット134は、中央アパーチャ135を有し、その外方側部には、出力カプラOリング140を受け入れる出力カプラOリング用凹部136を有している。出力カプラ141は、Oリング140に圧接している出力カプラブラケットの外方側部に、リテーナ142(図10)によって固定されており、リテーナ142は、出力カプラリテーナ用ネジ143をリテーナ142に設けられた穴144に通し、出力カプラブラケット134に設けられたネジ穴139にねじ込むことによって、出力カプラブラケット134に固定されている。出力カプラブラケット134は、調節ネジ137A,137B,137Cによって中間鏡支持プレート127に固定され、これら調節ネジは、出力カプラ取付けネジ穴138を貫通し、中間支持プレート127の外方側部に設けられた出力カプラブラケットネジ穴132内に固定される。ネジ137Bは、固定ピボット点を形成し、ネジ137A,137Bはこれに対して直交関係にあり、鉛直平面における調節をネジ137Cによって水平軸線の周りに、そして水平平面における調節を調節ネジ137Aにより鉛直軸線の周りに行うことができる。Oリング133はそれぞれ圧縮され、それにより出力カプラ141を光学系の光学軸と垂直に調節できる。

0045

当該技術分野で周知のように、別の光学的構成を使用できる。かかる一つの変形実施形態は、出力カプラとしての鏡141の部分反射部分透過機能と、中間鏡126の完全反射機能とを組み合わせて、例えばこれら別個の機能を発揮する上方部分及び下方部分を備えた単一の鏡にしたものである。

0046

2.後部鏡取り付けサブアセンブリ
後部鏡取り付けサブアセンブリ150は、図5図11及び図12で最も良く分かるように、管111の後端部を密封的に閉鎖し、隙間40にほぼ一致する中央アパーチャ152を有し、その外方側部に後部鏡Oリング用凹部153を備えた管後部端プレート151を含む。後部鏡のOリング155は凹部153内に嵌め込まれ、内方側部に設けられた凹部内に鏡156(これまた完全反射鏡である)を備えた後部鏡ブラケット157が、管後部端プレート151に取り付けられ、環状リング157Aが凹部153内のOリング155を圧縮してこれらの間に気密シールを形成している(図12参照)。ブラケット157は、後部鏡調節ネジ159A,159B,159Cをブラケット157に設けられた取付け穴158に挿入し、ブラケット151のネジ付き後部鏡取付けネジ穴154内に固定することにより、端プレート151に固定されている。かかる三角測量方式の鏡調節機構は、前端部取付け組立体120の2つの鏡について使用できたように後部鏡156に関して使用可能である。ここでは、ピボットネジは159Aであり、ネジ159B,159Cは、水平平面及び鉛直平面においてそれぞれこれに対して直交関係をなして取り付けられ、それぞれピボットネジ159Aに対して水平平面及び鉛直平面において調節を行うようになっている。

0047

D.レーザ管−ヒートシンクサブアセンブリ
図7で最も良く分かるように、管とヒートシンクから成るサブアセンブリ160は、ヒートシンク161,162、カバープレート164,165及びOリング167と共に図5のレーザ管サブアセンブリ110を有している。ヒートシンク161,162は、レーザ管サブアセンブリ110の側方に位置決めされ、これらヒートシンク161,162の頂部内方縁部及び底部内方縁部に設けられた凹部にはカバープレート取付け穴163が形成されている。上部カバープレート164及び底部カバープレート165は、それぞれこれらの内面に設けられた複数のOリング用凹部166を有している。図7Aで最も良く分かるように、カバープレート164,165には穴169が設けられ、穴169は皿座ぐりされると共にヒートシンク161,162に設けられたネジ付き取付け穴163に対し僅かに内方に片寄っている。次に、カバープレート164,165は、カバープレート取付けネジ168をカバープレート取付け皿穴169に挿入することにより固定され、これらカバープレートはヒートシンク161,162の頂部内縁部及び底部内縁部に設けられた片寄りネジ付き取付け穴163に係合する。ネジ168を締め付けると、ネジは片寄り皿穴169の外方傾斜縁部に圧接し、ヒートシンク162,163を内方にしっかりと引き寄せて管111の外壁に押し当ててこれと良好な熱接触関係をなし、Oリング167を凹部166内に捕捉し、Oリングをレーザ管サブアセンブリ110の管111の外面の頂面及び底面に押し当てる。

0048

したがって、ヒートシンク161,162とカバープレート164,165は、レーザ管サブアセンブリ110の周りに一体の円周方向構造体を形成し、ヒートシンク161,162は、管111の側面と良好な熱接触状態になるが、カバープレート164,165は、圧縮されたOリング167によって管111の頂面及び底面から可撓的に間隔を置いて位置する。

0049

この取付け冷却構造独特のものであり、従来技術とは対照的に、動作中、レーザ管の長さに沿うレーザ管及び冷却フィンの捩じり変形が生ずることが無い点で特に有利であることが分かった。本発明では、ヒートシンクとカバープレートは互いにしっかりと固定され、ヒートシンクはレーザの側部にしっかりと当接保持されるが、それと同時に頂部カバープレート及び底部カバープレートは、管組立体110のレーザ頂面及び底面に対して間隔を置いた関係に保持され、これを圧縮された状態のOリング167を介してのみ接触する。Oリング167に代えて、類似の可撓性スペーサを用いてもよい。この構造により、加熱膨張の際のばらつきが管111中に生じ、他方、組立体全体の細長い矩形の形を変形させて鏡を変位させる傾向のある捩じり応力を最小限に抑える。しかしながら、これと同時に管111と、可撓的に連結されたカバープレート−ヒートシンクエンクロージャとの間の離隔距離は、直接に接触しているヒートシンク161,162を介するレーザ管サブアセンブリ110からの熱伝導度が、全ての構成部品の適切且つ有効な冷却を行うのに適したレベル以上になるほど十分に小さいものである。

0050

E.最終ガスレーザ組立体
図8で最も良く分かるように、最終ガスレーザ組立体200は、図8の管及びヒートシンクサブアセンブリ160、エレクトロニクスサブアセンブリ170及び2つのファンサブアセンブリ190,191を含む。

0051

エレクトロニクスサブアセンブリ170は、いくつかの別個のデバイスを支持したいくつかの従来型エレクトロニクスプリント回路板171及び、整合インピーダンスネットワーク172及び他の制御エレクトロニクスを備えたRF発生器を含む(ただしこれには限定されない)付加的な従来型エレクトロニクス素子を含む。これら素子は、動作関係で互いにしっかりと取り付けられ、一対のフィン付きヒートシンク176,177の間に固定されてエレクトロニクスサブアセンブリ170を形成している。カバープレート178が、ヒートシンク176,177の上端部に設けられた凹部内のカバープレート取付けネジ穴180を通るカバープレート取付けネジ179によって、ヒートシンクの上方側部に固定され、エレクトロニクスサブアセンブリ170を形成している。このサブアセンブリ170は、端プレート181,182及び端プレートネジ184によって管及びヒートシンクサブアセンブリ160に固定され、これら端プレートネジは端プレートネジ穴185を貫通し、サブアセンブリ160,170の端部に設けられたネジ穴186にねじ込まれている。かくして、サブアセンブリ160,170は端部プレート181,182によって互いに係止される。ファンサブアセンブリ190,191は、相互リンク状態のヒートシンクに当接して取り付けられ、ヒートシンク161,162,176,177の側面に設けられたネジ付き取付けネジ穴193にねじ込まれる取付けネジ192によってこれに固定されている。端プレート180はアパーチャ183を有し、このアパーチャ183を通って、出力カプラ鏡141によって伝送されるレーザビームの一部が通過し、光学系を出ることができる。

0052

ヒートシンクの外部をファンサブアセンブリ190,191で覆うことにより、フィン付きヒートシンクは、複数の細長いチャンネルの状態に有効に構成され、ファンを動作させると、これらチャンネルを通って空気が長さ方向に押し込まれる。押し込まれた空気は、フィン付きヒートシンク161,162,176,177の各端部から同時に出る。この冷却方式によって熱が光学系から効果的に除去され、すべての構成部品が安全な熱動作条件に保たれる。

0053

図8Aで分かるように、変形例としての冷却構造は、水冷システムを含む。上述のフィン161,162,176,177及びファンサブアセンブリ190,191によって形成される密閉空気チャンネルではなく、これら構造部材に代えて、管類を含む類似のボックス状構造体161A,162Aを用いてもよく、これら管類を通って冷却水が、水を冷却するための熱交換器を含む外部供給源から循環させるのがよい。水冷システムは、冷却装置を、細菌を含んだ空気が送気されない別個の室内に配置することにより、そうでなければ適用除外されるべき種々の医療用途に用いることができ、しかも温度制御の改良が可能になるので、動作が静かな空冷システムと比べて利点がある。

0054

図13図15は、所望に応じて用いることのできる電極システムの変形例を示している。好ましい構造体は既に上述した。

0055

図13は、一対の細長いベースプレート300を示し、これらベースプレートは、その各前端部及び後端部が止めネジ302によってハウジング301内に固定されている。止めネジ302は、組立ての際、アレンレンチで管301の端部に到達することによって締め付けられる。というのは、止めネジ302は電極の外端部に隣接して位置しているからである。この実施形態では、各ベースプレート300には、従来手段によって複数の細長いプレート303,304,305が固定されており、これらのうち内方の一つには、従来手段によって一方の電極306が固定されており、この電極は、類似した他方のベースプレート305,304,303を介して他方のベースプレート300に同様に固定された他方の電極306から所定の距離を置いて位置している。ベースプレート300は止めネジ302を介してハウジング301と電気的接触状態にあるので、スペーサ303,304,305は絶縁性、例えば好ましくは陽極酸化処理アルミニウムで作られる。RFフィード13が端子103を介して電極306に接続されている。この実施形態は、電極を強制的に押し離してこれらを所定の離隔関係に保つための機構を用いていない。多数のプレート303,304,305を直列状態で用いることにより、熱伝導性が良くなり、そうではない場合には固有の大きなキャパシタンスとなるものが減少する。

0056

図14は、本発明のさらにもう一つの実施形態を示しており、かかる実施形態では、互いに類似したベースプレート300が、従来手段によってハウジング301に固定され、電極306を、従来手段によってベースプレート300に固定された絶縁性スペーサ303上に互いに間隔を置いた関係で支持し、スペーサ303の各側部には、フライス加工により溝303A,303Bが形成されている。電極及び溝を小さくすると、良好な熱伝導性を維持しながら総キャパシタンスを減少させることができる。

0057

図15は、本発明にさらにもう一つの実施形態を示しており、かかる実施形態では、大きな電極306が、ハウジング301に従来手法で固定されたベースプレート301に従来手法で直に固定されている。溝306Aが、フライス加工により電極306の外方側部に形成され、それにより大きな電極のキャパシタンスを減少するのに役立っている。図14及び図15はそれぞれ、図13と比べて改良された動作特性を示している。しかしながら、最適構成例は、図6に示されている。

0058

F.実施例
実施例の仕様は次の通りである。
A = 50mm
B = 150mm
L = 4455mm
RFパワー入力 = 300ワット
周波数= 406MH
出力 = 25〜30ワット
波長= 106ミクロン
周囲温度= 25℃
空気冷却は、200cfm空気流(片側100cfm )で実施。

0059

ガス混合物は、二酸化炭素窒素及びヘリウムを1:1:7の割合で混合したものであり、これに5体積%のクセノンが含まれ、全圧は、25〜100トルである。

0060

管、フィン及びカバープレートの好ましい構成材料は、熱伝導性が良好であり、コストが安く、しかも製造が容易であることに鑑みて、アルミニウムである。

0061

本願の出願時点において本出願人の知る本発明の好ましい実施形態及び最適態様についての上述の説明は、例示に過ぎない。本発明は、排他的に解釈されるべきではなく、即ち、本発明を開示した形態そのものに限定されず、上述の教示に照らして明らかに多くの設計変更及び変形例を想到できる。本発明の原理及びその適用分野を最も良く説明するために実施形態を選んで説明しており、かくして当業者は意図した特定の用途に適した種々の実施形態で本発明を最適利用することができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められるものとする。

図面の簡単な説明

0062

図1図1は、基本モードのガウスビームの直径と両方向において安定な共振器として構成された本発明の自由空間スラブレーザの内部の電極との間の空間的位置関係を示す略図である。
図2図2は、本発明の安定な自由空間二光路共振器の内部に設けられたビーム軌道の概略側面図(図6で見て側面図)である。
図3図3は、本発明の安定自由空間5光路共振器の内部のビーム軌道の概略側面図(図6で見て側面部)である。
図4図4は、本発明の自由空間スラブレーザ構成のための電極と支持体とスペーサとから成るサブアセンブリの分解斜視図である。
図5図5は、本発明のレーザ管サブアセンブリの分解斜視図である。
図6図6は、図5の6−6線における横断面図である。
図7図7は、本発明のレーザ管とヒートシンクとから成るサブアセンブリの分解斜視図である。
図7図7Aは、図7のカバープレートに設けられた片寄り皿穴の拡大横断面図である。
図8図8は、ヒートシンク付き電子回路基板及び冷却用フィンを含む本発明の自由空間スラブレーザの最終組立体の分解斜視図である。
図8図8Aは、水冷式ヒートシンクを示す変形形態の部分斜視図である。
図9図9は、図5の本発明のスラブレーザの前部に取り付けられた可調式鏡組立体の分解斜視図である。
図10図10は、図9の10−10線における前部鏡取付け組立体の横断面図である。
図11図11は、図5の本発明の後部可調式鏡組立体の分解斜視図である。
図12図12は、図11の12−12線における横断面図である。
図13図13は、本発明の自由空間スラブレーザの第1の変形形態の横断面の略図である。
図14図14は、本発明の自由空間スラブレーザの第2の変形形態の横断面の略図である。
図15図15は、本発明の自由空間スラブレーザの第3の変形形態の略図である。

--

0063

10ガススラブレーザ
11,12細長い電極
14,15反射鏡
16放出レーザ光ビーム
17ガウスビーム
30、50 多光路共振器
32,34前部平面鏡
50 共振器
52出力カプラ
53 光ビーム
34,54 中間鏡

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ