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JPH0311684A - Microwave laser apparatus - Google Patents

Microwave laser apparatus

Info

Publication number
JPH0311684A
JPH0311684A JP14506189A JP14506189A JPH0311684A JP H0311684 A JPH0311684 A JP H0311684A JP 14506189 A JP14506189 A JP 14506189A JP 14506189 A JP14506189 A JP 14506189A JP H0311684 A JPH0311684 A JP H0311684A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
discharge
impedance
matching
electric discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP14506189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideomi Takahashi
秀臣 高橋
Kiyohisa Terai
清寿 寺井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP14506189A priority Critical patent/JPH0311684A/en
Publication of JPH0311684A publication Critical patent/JPH0311684A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0975Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate mismatching of an impedance and to match the impedance in any case by a method wherein a quarter-wave matching device is installed between a microwave power-supply and an electric discharge part and a size of this matching part is controlled so as to reduce reflected waves from the discharge part to a minimum. CONSTITUTION:A quarter-wave matching device 26 is installed between a microwave power supply and an electric discharge part 23; a size of this matching part is controlled so as to reduce reflected waves from the electric discharge part 23 to a minimum. Consequently, when microwaves are supplied to the electric discharge part 23, an impedance is matched to the electric discharge part 23 before an electric discharge; as a result, a microwave electric power is injected effectively to the electric discharge part 22. When the electric discharge is started, a characteristic impedance of the electric discharge part 23 is changed; the impedance is mismatched. At this time, the size of the matching part of the quarter-wave matching device 26 is changed immediately, and a matching state is maintained. Thereby, it is possible to match the impedance at any time.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、マイクロ波放電励起を行うマイクロ波レーザ
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a microwave laser device that performs microwave discharge excitation.

(従来の技術) 一般に、レーザ発振を得るためには、レーザ媒質中で空
間的に均一な放電の生成を必要とするが、特にマイクロ
波を放電励起に用いる場合、このことは非常に重要とな
る。即ち、マイクロ波を通常のレーザ発振で用いられる
圧力(20〜200Torr)で用いると、放電維持電
圧、即ち、定常運転電圧に比べ、放電開始電圧が遥かに
高いため、放電を発生させるに充分な強度のマイクロ波
が放電部に入射すると、入口付近に放電が集中的に生じ
る。そのため、この部分に窩密度のプラズマが形成され
、インピーダンスが極端に低下する。その結果、入射マ
イクロ波は放電部に入った途端にほとんど100%が反
射されてしまい、放電空間に有効に電気入力が供給され
ないことになる。
(Prior art) Generally, in order to obtain laser oscillation, it is necessary to generate a spatially uniform discharge in the laser medium, but this is especially important when microwaves are used for discharge excitation. Become. That is, when microwaves are used at the pressure used in normal laser oscillation (20 to 200 Torr), the discharge starting voltage is much higher than the discharge sustaining voltage, that is, the steady-state operating voltage, so it is not enough to generate a discharge. When high-intensity microwaves enter the discharge section, discharge occurs intensively near the entrance. Therefore, plasma with a cavity density is formed in this part, and the impedance is extremely reduced. As a result, almost 100% of the incident microwave is reflected as soon as it enters the discharge section, and no electrical input is effectively supplied to the discharge space.

この様な問題点を解決するために、App 1 i。In order to solve these problems, App 1i.

Phys、Le t t、、37 (8)、p673(
1980)に、第4図に示した様なマイクロ波レーザ装
置が提案されている。即ち、第4図において、レーザガ
ス41は放電部の上部人口42より高圧で供給され、誘
電体から構成されたノズル43を通過すると共に高速と
なり、ガス圧力が低下する。一方、放電励起に用いられ
るマイクロ波44は、図中左方より導波管45によって
供給され、マイクロ波を透過する圧力隔壁46を通して
レーザ放電部51に供給される。
Phys, Let t,, 37 (8), p673 (
In 1980), a microwave laser device as shown in FIG. 4 was proposed. That is, in FIG. 4, laser gas 41 is supplied at high pressure from an upper part 42 of the discharge section, and as it passes through a nozzle 43 made of a dielectric material, the speed increases and the gas pressure decreases. On the other hand, microwaves 44 used for discharge excitation are supplied from the left side in the figure by a waveguide 45, and are supplied to the laser discharge section 51 through a pressure partition 46 that transmits microwaves.

ここで、レーザ放電部51の空間の内、ノズル43の前
方の空間47は高圧力であるため、空間47においては
放電は発生しない。一方、ノズル43の後方の空間48
においてはガス圧力が低下するので、この部分にマイク
ロ波放電が発生する。
Here, in the space of the laser discharge section 51, the space 47 in front of the nozzle 43 has a high pressure, so no discharge occurs in the space 47. On the other hand, the space 48 behind the nozzle 43
Since the gas pressure decreases in this area, microwave discharge occurs in this area.

この部分での放電は低ガス圧中での放電であるため一様
となり、レーザ放電部51の下流側に配設された光共振
器4つにより、マイクロ波で励起されたレーザガス中を
通るレーザ光が増幅発振される。また、排出ガス50は
真空ポンプによって、図中右方へ排出されている。
The discharge in this part is uniform because it is a discharge in a low gas pressure, and the four optical resonators disposed downstream of the laser discharge section 51 cause the laser to pass through the laser gas excited by microwaves. Light is amplified and oscillated. Further, the exhaust gas 50 is discharged to the right in the figure by a vacuum pump.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記の様な構成を有する従来のマイクロ
波レーザ装置においては、以下に述べる様な解決すべき
課題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional microwave laser device having the above configuration, there were problems to be solved as described below.

即ち、高圧で供給されたレーザガス41を、ノズル43
を通して断熱膨張させ、そのガス圧力を低下させるため
、レーザガスの全量を排気するための真空ポンプが必要
となる。また、真空ポンプの排気動力が多大となり、装
置の大型化を招き、全体としてのレーザ発振効率が極端
に低下してしまうという欠点があった。
That is, the laser gas 41 supplied at high pressure is passed through the nozzle 43.
A vacuum pump is required to evacuate the entire amount of laser gas in order to adiabatically expand it through the laser gas and lower the gas pressure. Moreover, the exhaust power of the vacuum pump becomes large, leading to an increase in the size of the device, and the overall laser oscillation efficiency is extremely reduced.

そこで、この様な欠点を解決するために、本出願人等は
、第5図に示す様なマイクロ波レザー装置を提案してい
る。即ち、マイクロ波発振器1がら送出されたマイクロ
波電力2が導波管3内に放射されるように構成されてい
る。この導波管3内には隔壁4が設けられ、導波管3を
マイクロ波発振器側3aと、マイクロ波放電管側3bと
に区画している。また、前記マイクロ波放電管側の導波
管3bには、放電部5が接続されている。この放電部5
は導入部5a、導波管放電部5b、端部5Cから構成さ
れ、前記導波管放電部5bはその断面積が導入部5a及
び端部5cに比べて小さくなるように構成されている。
In order to solve these drawbacks, the present applicant has proposed a microwave laser device as shown in FIG. That is, the microwave power 2 sent out from the microwave oscillator 1 is configured to be radiated into the waveguide 3. A partition wall 4 is provided within the waveguide 3 to divide the waveguide 3 into a microwave oscillator side 3a and a microwave discharge tube side 3b. Furthermore, a discharge section 5 is connected to the waveguide 3b on the side of the microwave discharge tube. This discharge section 5
is composed of an introduction part 5a, a waveguide discharge part 5b, and an end part 5C, and the waveguide discharge part 5b is configured to have a smaller cross-sectional area than the introduction part 5a and the end part 5c.

さらに、前記放電部5の両側には、マイクロ波シールド
管7,7′がレザ光軸8と同軸に配設され、その端部に
は全反射ミラー9a及び半透過ミラー9bが対向して配
設されて光共振器が構成され、半透過ミラー9bの外部
にレーザ光10が放出されるように構成されている。ま
た、前記放電部の端部5cにはレザガス循環配管11が
接続され、その途中には送風機12が設けられ、レーザ
ガスを矢印13の方向に循環駆動するように構成されて
いる。さらに、前記導波管放電部5bの周囲には複数個
の冷却管15が配設されている。
Further, microwave shield tubes 7 and 7' are arranged coaxially with the laser optical axis 8 on both sides of the discharge section 5, and a total reflection mirror 9a and a semi-transmission mirror 9b are arranged facing each other at the ends thereof. The optical resonator is configured such that the laser beam 10 is emitted to the outside of the semi-transparent mirror 9b. Further, a laser gas circulation pipe 11 is connected to the end portion 5c of the discharge section, and a blower 12 is provided in the middle of the pipe to circulate the laser gas in the direction of an arrow 13. Furthermore, a plurality of cooling pipes 15 are arranged around the waveguide discharge section 5b.

しかしながら、この様な構成を有するマイクロ波レーザ
装置においては、マイクロ波のエネルギが効果的に導波
管放電部に注入されるので、様なグロー放電が形成され
、また、導波管そのものを放電管としたので、堅牢でコ
ンパクトなレザ装置が得られるという利点があるものの
、以下に述べる様な欠点があった。
However, in a microwave laser device having such a configuration, microwave energy is effectively injected into the waveguide discharge section, so a glow discharge is formed and the waveguide itself is discharged. Since it is a tube, it has the advantage that a robust and compact laser device can be obtained, but it has the following disadvantages.

即ち、一般に、マイクロ波をレーザ装置に応用する場合
、マイクロ波で放電を発生させると、放電部でのインピ
ーダンスが大きく変化するため、インピーダンス整合か
大きな問題となる。つまり、放電によって放電部に電離
ガス、即ち、プラズマが形成されると、このプラズマが
マイクロ波電界に対して等偏向に誘電体として作用し、
誘電率はプラズマの電子密度が大きくなると共に小さく
なる。特に、電子密度が大きくなって、そのプラズマ周
波数が入射マイクロ波の周波数に近づくと、誘電率は零
に近づく。
That is, in general, when microwaves are applied to a laser device, impedance matching becomes a big problem because when microwaves are used to generate a discharge, the impedance at the discharge section changes significantly. In other words, when an ionized gas, that is, plasma is formed in the discharge part due to discharge, this plasma acts as a dielectric substance with equal polarization with respect to the microwave electric field,
The dielectric constant decreases as the electron density of the plasma increases. In particular, as the electron density increases and the plasma frequency approaches the frequency of the incident microwave, the dielectric constant approaches zero.

ところで、誘電体で満たされた導波管の特性インピーダ
ンスは、誘電体の透磁率をμとし、誘電率をεとすると
、fT7Tに比例する。従って、放電が発生すると、放
電部のインピーダンスが非常に大きくなり、マイクロ波
電源と負荷となる放電部とのインピーダンス整合が大き
く外れ、マイクロ波電源よりの入射電力のかなりの部分
が反射されてしまうことになる。逆に、放電状態でイン
ピーダンス整合が取れるように、導波管と放電部の寸法
を構成すると、放電していない場合のインピーダンス整
合が外れてしまい、反射が多くなって、放電部以外の部
分で放電が発生するといった欠点があった。
By the way, the characteristic impedance of a waveguide filled with a dielectric is proportional to fT7T, where μ is the magnetic permeability of the dielectric and ε is the dielectric constant. Therefore, when a discharge occurs, the impedance of the discharge section becomes extremely large, and the impedance matching between the microwave power source and the discharge section serving as the load is greatly lost, and a considerable portion of the incident power from the microwave power source is reflected. It turns out. On the other hand, if the dimensions of the waveguide and the discharge section are configured so that impedance matching can be achieved in the discharge state, the impedance matching will be lost when no discharge is occurring, and there will be an increase in reflections, causing damage in areas other than the discharge section. There was a drawback that electric discharge occurred.

この様に、放電部の特性インピーダンスは放電状態、す
なわち、電離度によって大きく変化するため、動作点の
一点でインピーダンス整合をとっても、他の動作点では
不整合となるため、良好な放電状態の維持が非常に困難
であった。また、マイクロ波電源容量が多大となるだけ
でなく、放電部以外で放電を発生するといった欠点もあ
った。
In this way, the characteristic impedance of the discharge section changes greatly depending on the discharge state, that is, the degree of ionization, so even if the impedance is matched at one operating point, it will be mismatched at other operating points, so it is difficult to maintain a good discharge state. was extremely difficult. Further, there are also disadvantages in that not only the capacity of the microwave power source becomes large, but also discharge occurs in areas other than the discharge section.

本発明は、以上の様な従来技術の欠点を解消するために
提案されたもので、その目的は、インピーダンス不整合
を除去し、どの様な場合にもインピーダンス整合が取れ
る、精度の高いマイクロ波レーザ装置を提供することに
ある。
The present invention was proposed in order to eliminate the drawbacks of the prior art as described above, and its purpose is to eliminate impedance mismatch and provide highly accurate microwaves that can achieve impedance matching in any case. The purpose of the present invention is to provide a laser device.

[発明の構成〕 (課題を解決するための手段) 本発明は、真空容器内にレーザ媒質ガスを低ガス圧で封
入し、このガスを放電部に循環させ、前記放電部の外部
に配設したマイクロ波電源よりマイクロ波を供給して放
電させ、レーザ媒質ガスを励起するマイクロ波レーザ装
置において、前記マイクロ波電源と放電部との間に、1
/4波長整合器を配設し、その整合部の寸法を、放電部
よりの反射波を最小とするように制御することを特徴と
するものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention is characterized in that a laser medium gas is sealed in a vacuum container at a low gas pressure, the gas is circulated to a discharge section, and the gas is disposed outside the discharge section. In a microwave laser device that excites a laser medium gas by supplying microwaves from a microwave power source that discharges and excites a laser medium gas, a
The present invention is characterized in that a /4 wavelength matching device is provided, and the dimensions of the matching portion are controlled so as to minimize the reflected waves from the discharge portion.

(作用) 本発明のマイクロ波レーザ装置によれば、マイクロ波電
源が作動して、マイクロ波が放電部に供給される場合、
放電以前に放電部とのインピーダンス整合が取られてい
るため、放電部に有効にマイクロ波電力が注入される。
(Function) According to the microwave laser device of the present invention, when the microwave power source is activated and microwaves are supplied to the discharge section,
Since impedance matching with the discharge section is achieved before discharge, microwave power is effectively injected into the discharge section.

また、放電が開始すると、放電部の特性インピーダンス
が変化し、インピーダンス不整合となるが、この時直ち
に1/4波長整合器の整合部の寸法が変化し、整合状態
を維持するように作用する。
Furthermore, when the discharge starts, the characteristic impedance of the discharge section changes, resulting in impedance mismatch, but at this time, the dimensions of the matching section of the 1/4 wavelength matching device immediately change, acting to maintain the matching state. .

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図及び第2図に基づいて
具体的に説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be specifically described based on FIGS. 1 and 2.

本実施例においては、第1図に示した様に、マイクロ波
発振器21には、導波管24aを介して方向結合器22
が接続され、また、この方向結合器22には導波管24
b、24cを介して放電部23が接続されている。さら
に、方向結合器22と放電部23の間には圧力隔壁25
が配設され、図中左方が大気側、右方が真空側となって
いる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the microwave oscillator 21 is connected to a directional coupler 22 via a waveguide 24a.
is connected to the directional coupler 22, and a waveguide 24 is connected to the directional coupler 22.
The discharge section 23 is connected via b and 24c. Furthermore, a pressure partition 25 is provided between the directional coupler 22 and the discharge section 23.
The left side of the figure is the atmosphere side, and the right side is the vacuum side.

また、前記放電部23内には、1/4波長整合器26が
配設され、この整合部の寸法を変化させることによって
放電部23とマイクロ波電源側とのインピーダンス整合
を取るように構成されている。
Further, a 1/4 wavelength matching device 26 is disposed within the discharge section 23, and is configured to achieve impedance matching between the discharge section 23 and the microwave power source by changing the dimensions of this matching section. ing.

一方、前記方向結合器22には、入射マイクロ波パワー
・メータ27と、反射マイクロ波パワー・メータ28が
接続され、それぞれの出力が制御器29に供給されるよ
うに構成されている。なお、前記制御器29は、入射パ
ワーに対する反射パワーの比を最小とするように、また
は、反射パワーを最小とするように制御するもので、こ
の制御出力が変換器30によって前記1/4波長整合器
26の駆動力に変換され、インピーダンス整合操作を行
うように構成されている。
On the other hand, an incident microwave power meter 27 and a reflected microwave power meter 28 are connected to the directional coupler 22 and are configured so that their respective outputs are supplied to a controller 29. The controller 29 controls to minimize the ratio of the reflected power to the incident power, or to minimize the reflected power, and this control output is converted to the 1/4 wavelength by the converter 30. It is configured to be converted into a driving force for the matching device 26 and perform an impedance matching operation.

次に、放電部23に内蔵された1/4波長整合器の一例
を第2図に示した。即ち、マイクロ波導波管部24cと
放電部23との間に、1/4波長整合器26が配設され
ている。また、1/4波長整合器26は電極部26aと
駆動棒26bとから構成され、駆動棒26bの゛周囲に
は、容器内部の気密性を保持するために伸縮自在のベロ
ーズ31が配設されている。なお、電極部26aの長さ
Lは、1/4波長に設定されている。
Next, FIG. 2 shows an example of a 1/4 wavelength matching device built into the discharge section 23. That is, a quarter wavelength matching device 26 is disposed between the microwave waveguide section 24c and the discharge section 23. Further, the 1/4 wavelength matching device 26 is composed of an electrode portion 26a and a drive rod 26b, and a bellows 31 that can be expanded and contracted is disposed around the drive rod 26b to maintain airtightness inside the container. ing. Note that the length L of the electrode portion 26a is set to 1/4 wavelength.

この様な構成を有する本実施例のマイクロ波レザ装置に
おいては、以下に述べるようにしてインピーダンス整合
操作が行われる。
In the microwave laser apparatus of this embodiment having such a configuration, the impedance matching operation is performed as described below.

即ち、一般に、矩形導波管の横寸法(長手)をaとし、
縦寸法(短手)をbとし、導波管内媒質の透磁率をμ、
誘電率をεとすると、特性インピーダンスZ。は次式で
与えられる。
That is, in general, the lateral dimension (longitudinal) of a rectangular waveguide is a,
The vertical dimension (short side) is b, the magnetic permeability of the waveguide medium is μ,
If the dielectric constant is ε, then the characteristic impedance Z. is given by the following equation.

Zo=(π2 φb/8a)・Z工 Z1=η・λg/λ η=−f7iワ7        ・・・(1)λg=
管内波長 λ:マイクロ波波長 従って、放電していない場合、媒質変化はなく−様であ
るから、第2図において、導波管部24Cの特性インピ
ーダンスをZaとし、1/4波長部の特性インピーダン
スをZxとし、また、放電部の特性インピーダンスをz
bとすると、Za oCa、Zx ocx、Zb oc
b  −= (2)であり、インピーダンス整合条件は
、 Zx−f丁「1丁であるから、 x=f丁T下       ・・・(3)となる。
Zo=(π2 φb/8a)・Z-work Z1=η・λg/λ η=-f7iwa7...(1) λg=
Guide wavelength λ: Microwave wavelength Therefore, when there is no discharge, there is no change in the medium, so in FIG. is Zx, and the characteristic impedance of the discharge section is z
If b, then Za oCa, Zx ocx, Zb oc
b - = (2), and the impedance matching condition is Zx - f = 1, so x = f = T lower (3).

一方、放電部23において、放電が発生した場合には次
の様になる。放電発生により、放電部23内は電離ガス
、即ち、プラズマで満たされることになるが、このプラ
ズマはマイクロ波電界に対して等偏向に誘電体と見なさ
れ、誘電率εは、ε=ε、−neφe 27m 4ω2
     ・°゛ (4つε。:真空の誘電率 ne:電子密度 e:電子の電荷 m:電子の質量 ω:マイクロ波の角周波数 1 となる。
On the other hand, when discharge occurs in the discharge section 23, the following occurs. Due to the generation of discharge, the inside of the discharge section 23 is filled with ionized gas, that is, plasma, but this plasma is considered to be a dielectric substance with equal polarization to the microwave electric field, and the dielectric constant ε is ε=ε, -neφe 27m 4ω2
・°゛ (4 ε.: Vacuum dielectric constant ne: Electron density e: Electron charge m: Electron mass ω: Microwave angular frequency 1.

従って、電子密度neが大きくなると誘電率εが小さく
なり、プラズマ周波数 ωp  (−ne*e  7m ・ε0)が電源周波数
ωに近づくと、(4)式から誘電率εはゼロに近づき、
(1)式より、特性インピーダンスが無限大に近づくの
で、整合が外れてくることになる。
Therefore, as the electron density ne increases, the dielectric constant ε decreases, and as the plasma frequency ωp (-ne*e 7m ・ε0) approaches the power supply frequency ω, the dielectric constant ε approaches zero from equation (4),
From equation (1), since the characteristic impedance approaches infinity, the matching will deviate.

この様にしてインピーダンス不整合が生じると、それに
伴う反射電力は反射パワー・メータ28によって検出さ
れ、制御器2つより制御信号が送出され、第1図に示し
た変換器30を介して、整合部の寸法を調整する駆動力
が1/4波長整合器26に与えられる。この駆動力は、
第2図に示した駆動棒26bを上下動させて、マイクロ
波電源側とマイクロ波グロー放電プラズマ32との整合
を取るものである。
When an impedance mismatch occurs in this way, the reflected power resulting from the impedance mismatch is detected by the reflected power meter 28, and control signals are sent from the two controllers to match the impedance via the converter 30 shown in FIG. A driving force for adjusting the dimensions of the section is applied to the quarter wavelength matching device 26. This driving force is
The drive rod 26b shown in FIG. 2 is moved up and down to align the microwave power source and the microwave glow discharge plasma 32.

この様に、本実施例によれば、マイクロ波のエネルギー
が効率的に放電部23内に注入されるので、−様なグロ
ー放電が得られ、効果的なレーザ光の増幅発振が行われ
る。また、1/4波長整合2 器26には金属製ベローズ31が配設されているので、
気密性が保持されるだけでなく、電波漏れも皆無となる
という利点もある。
In this manner, according to the present embodiment, microwave energy is efficiently injected into the discharge section 23, so that a --like glow discharge is obtained, and effective amplification and oscillation of laser light is performed. In addition, since a metal bellows 31 is disposed in the quarter wavelength matching doubler 26,
Not only is airtightness maintained, but there is also the advantage that there is no leakage of radio waves.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、第3図に示した様に、1/4波長整合器26を真空
容器の外部に配設しても良い。この場合、放電を放電部
23内に制限するために、a>bとすることが必要であ
る。また、1/4波長整合器の位置は、放電プラズマ部
32からの反射波により生じる定在波が、最大または最
小となる距離りに設定されている。さらにこの場合には
、1/4波長整合器26が大気側に配置されているので
、整合部を気密性とする必要はなく、その制御は容易な
ものとなる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the quarter wavelength matching device 26 may be provided outside the vacuum container as shown in FIG. In this case, in order to limit the discharge within the discharge section 23, it is necessary to set a>b. Further, the position of the 1/4 wavelength matching device is set at a distance where the standing wave generated by the reflected wave from the discharge plasma section 32 is maximized or minimized. Furthermore, in this case, since the 1/4 wavelength matching device 26 is placed on the atmosphere side, there is no need to make the matching section airtight, and its control becomes easy.

「発明の効果コ 以」−述べた様に、本発明によれば、マイクロ波電源と
放電部との間に、1/4波長整合器を配設し、その整合
部の寸法を、放電部よりの反射波を最小とするように制
御するという簡単な手段によって、インピーダンス不整
合を除去し、どの様な場合にもインピーダンス整合が取
れる、精度の高いマイクロ波レーザ装置を提供すること
ができる。
"Effects of the Invention" - As stated above, according to the present invention, a 1/4 wavelength matching device is disposed between the microwave power source and the discharge section, and the dimensions of the matching section are adjusted to match the dimensions of the matching section. By simply controlling the reflected waves to a minimum, it is possible to eliminate impedance mismatching and provide a highly accurate microwave laser device that can achieve impedance matching in any case.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のマイクロ波レーザ装置の一実施例を示
す構成図、第2図は本発明のマイクロ波レーザ装置にお
ける1/4波長整合器の一例を示す断面図、第3図は本
発明の他の実施例を示す断面図、第4図は従来例の主要
部を示す断面図、第5図は従来のマイクロ波レーザ装置
の一例を示す構成図である。 1・・・マイクロ波発振器、2・・・マイクロ波電力、
3・・・導波管、4・・・隔壁、5・・・放電部、5a
・・・導入部、5b・・・導波管放電部、5c・・・端
部、6・・・グロー放電、7,7′・・・マイクロ波シ
ールド管、8・・・レーザ光軸、9a・・・全反射ミラ
ー、9b・・・半透過ミラー 10・・・レーザ光、1
1・・・レーザガス循環配管、12・・・送風機、15
・・・冷却管、21・・・マイクロ波発振器、22・・
・方向結合器、23・・・放電部、24・・・導波管、
25・・・圧力隔壁、26・・・1/4波長整合器、2
6a・・・電極部、26b・・・駆動棒、27・・・入
射マイクロ波パワー・メータ、28・・・反射マイクロ
波パワー・メータ、2つ・・・制御器、30・・・変換
器、31・・・ベローズ、32・・・マイクロ波グロー
放電プラズマ、41・・・レーザガス、42・・・」−
部入口、43・・・ノズル、44・・・マイクロ波、4
5・・・導波管、46・・・圧力隔壁、49・・・光共
振器、50・・・排出ガス、51・・・レーザ放電部。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the microwave laser device of the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing an example of a quarter wavelength matching device in the microwave laser device of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a sectional view showing a main part of a conventional example, and FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional microwave laser device. 1...Microwave oscillator, 2...Microwave power,
3... Waveguide, 4... Partition wall, 5... Discharge part, 5a
...Introduction part, 5b... Waveguide discharge part, 5c... End part, 6... Glow discharge, 7, 7'... Microwave shield tube, 8... Laser optical axis, 9a... Total reflection mirror, 9b... Half-transmission mirror 10... Laser light, 1
1... Laser gas circulation piping, 12... Blower, 15
...Cooling pipe, 21...Microwave oscillator, 22...
- Directional coupler, 23... discharge section, 24... waveguide,
25... Pressure bulkhead, 26... 1/4 wavelength matching device, 2
6a... Electrode part, 26b... Drive rod, 27... Incident microwave power meter, 28... Reflection microwave power meter, two... Controller, 30... Converter , 31... Bellows, 32... Microwave glow discharge plasma, 41... Laser gas, 42...''-
Portion inlet, 43... Nozzle, 44... Microwave, 4
5... Waveguide, 46... Pressure partition, 49... Optical resonator, 50... Exhaust gas, 51... Laser discharge section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 真空容器内にレーザ媒質ガスを低ガス圧で封入し、この
ガスを放電部に循環させ、前記放電部の外部に配設した
マイクロ波電源よりマイクロ波を供給して放電させ、レ
ーザ媒質ガスを励起するマイクロ波レーザ装置において
、 前記マイクロ波電源と放電部との間に、1/4波長整合
器を配設し、その整合部の寸法を、放電部よりの反射波
を最小とするように制御することを特徴とするマイクロ
波レーザ装置。
[Claims] A laser medium gas is sealed in a vacuum container at low gas pressure, this gas is circulated to a discharge section, and a microwave is supplied from a microwave power source disposed outside the discharge section to generate a discharge. In a microwave laser device that excites a laser medium gas, a quarter-wavelength matching device is disposed between the microwave power source and the discharge section, and the dimensions of the matching section are adjusted to match the reflected waves from the discharge section. A microwave laser device characterized in that it is controlled to minimize.
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