特開 2016-82118 励起酸素発生器、及び酸素分子レーザ発振器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-82118(P2016-82118A)

(43)【公開日】2016年5月16日

(54)【発明の名称】励起酸素発生器、及び酸素分子レーザ発振器

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/095 20060101AFI20160411BHJP

   H01S 3/223 20060101ALI20160411BHJP

【ＦＩ】

   H01S3/095

   H01S3/223

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-213530(P2014-213530)

(22)【出願日】2014年10月20日

(71)【出願人】

【識別番号】507351702

【氏名又は名称】武久 究

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(74)【代理人】

【識別番号】100129953

【弁理士】

【氏名又は名称】岩瀬 康弘

(72)【発明者】

【氏名】武久 究

【テーマコード（参考）】

5F071

5F172

【Ｆターム（参考）】

5F071AA04

5F071HH01

5F071JJ02

5F172AD04

5F172DD02

5F172EE26

(57)【要約】

【課題】効率よく励起酸素を発生させることができる励起酸素発生器、及び酸素分子レーザ発振器を提供する。
【解決手段】本発明の一態様にかかる励起酸素発生器１００は、中心軸周りに回転可能に設けられた円筒状の回転式円筒パイプ１０１と、回転式円筒パイプ１０１の内面にＢＨＰ溶液１０６を接触させる手段と、回転式円筒パイプ１０１の内部に配置され、回転式円筒パイプ１０１の内面に向けて塩素ガスを噴出する塩素ガス供給管１０５と、を備えたものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸周りに回転可能に設けられた円筒状のパイプと、
前記パイプの内面にＢＨＰ溶液を接触させる手段と、
前記パイプの内部に配置され、前記パイプの内面に向けて塩素ガスを噴出するガス供給管と、を備えた励起酸素発生器。

【請求項2】

前記ＢＨＰ溶液の液温がマイナス１０℃以下であることを特徴とする請求項１の励起酸素発生器。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の励起酸素発生器と、
前記パイプの中心軸が光軸とほぼ一致になるように構成されたレーザ共振器と、を備えた酸素分子レーザ発振器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、励起酸素発生器、及び酸素分子レーザ発振器に関する。

【背景技術】

【0002】

過酸化水素水（H₂O₂）と水酸化カリウム（KOH）または水酸化ナトリウム（NaOH）の混合溶液（ＢＨＰ溶液と呼ばれる。ＢＨＰはBasic Hydrogen Peroxideの略である。）と、塩素ガス（Cl₂）との化学反応によって一重項の励起状酸素分子（通常、O₂(¹Δ_g)と示される。また、以下、励起酸素と呼ぶ。）を生成できることが知られており、O₂(¹Δ_g)のエネルギーをヨウ素原子（I）に移乗させる（すなわち基底状態のI(²P_1/2)から励起状態のI(²P_3/2)を生成する）ことでレーザ動作するヨウ素レーザ（一般にCOILと呼ばれている。COILは、Chemical Oxygen Iodine Laserの略である。）は、波長1.315ミクロンでレーザ発振する高出力レーザとして広く知られている。なお、ヨウ素レーザに関しては、下記非特許文献１〜４において説明されている。

【0003】

励起酸素を発生させる前記化学反応に関しては、例えば下記非特許文献５において概説されているように、ＢＨＰ溶液中にバブル状の塩素ガスを供給するスパージャーと呼ばれる方式が過去に多用されていた。特にヨウ素レーザが発明された１９７７年から１９９０年代中頃までは主流であった。

【0004】

一方、ＢＨＰ溶液で濡らされた壁面に塩素ガスを接触させるウェッテドウォールと呼ばれる方式（Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｄｉｓｋと呼ばれる方式）も１９８０年代に用いられることがあった。特にこの方式の一形態である回転円板方式では、ＢＨＰ溶液を供給する流量を増すことが容易なため、１９９０年代後半まで広く利用されていた。前記Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｄｉｓｋ方式の励起酸素発生器に関しては、下記非特許文献６〜７において説明されている。

【0005】

その後はジェットと呼ばれる方式が利用され、ヨウ素レーザの高出力化に貢献している。ジェット方式ではＢＨＰ溶液をノズルからジェットとして噴出させ、これを塩素ガスとを反応させる方式である。つまりジェットとなったＢＨＰ溶液の総表面積が広いことから、瞬時に大量の化学反応を促進できる特徴がある。

【0006】

しかしジェット方式ではジェット状のＢＨＰ溶液から水しぶき状のＢＨＰ溶液（以下、ドロップレットと呼ぶ。）が生じてしまい、それがレーザ共振器まで運ばれて、レーザ発振に悪影響すると指摘されている。そこでエアロゾルと呼ばれる方式が開発され、比較的大きなドロップレットの生成が抑制できるため、最も進化した手法の一つであると考えられている。

【0007】

一方、ヨウ素レーザのように、励起酸素のエネルギーをヨウ素に移乗させてレーザ発振させる理由の一つとしては、励起酸素を直接レーザ発振させることが困難だと考えられてきたからである。実際に励起酸素を直接レーザ発振させたという報告は今までに皆無である。

【0008】

励起酸素を直接レーザ発振させることが困難な理由として考えられることは、励起酸素の自然放出寿命が極めて長いため、自然放出寿命に反比例する利得（ゲイン）が極めて低くなるからである。しかし、ゲインが低くなることは、レーザ発振が不可能ということではなく、レーザ発振しにくいだけである。そこで、ゲイン長を極めて長くすればレーザ発振できると考えられる。なお、励起酸素のレーザ発振を目指した実験も含めて理論考察された非特許文献８によると、レーザ発振の可能性が示されている。

【0009】

つまり大量の励起酸素を瞬時に発生させることができれば、レーザ共振器内を、一瞬の間、高い圧力の励起酸素で満たすことができるため、ゲインが高くなり、レーザ発振し易くなると考えられる。すなわちパルス動作であれば比較的容易にレーザ発振できると考えられる。なお、非特許文献８においても、パルス動作によるレーザ発振を目指した実験について報告されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】Stephen C. Hurlick, et al., “COIL technology development at Boeing,” Proceedings of SPIE Vol. 4631, 101-115 (2002).

【非特許文献2】Masamori Endo, “History of COIL development in Japan: 1982-2002,” Proceedings of SPIE Vol. 4631, 116-127 (2002).

【非特許文献3】Edward A. Duff and Keith A. Truesdell, “Chemical oxygen iodine laser (COIL) technology and development, ” Proceedings of SPIE Vol. 5414, 52-68 (2004).

【非特許文献4】Jarmila Kodymova, “COIL--Chemical Oxygen Iodine Laser: advances in development and applications,” Proceedings of SPIE Vol. 5958, 595818 (2005).

【非特許文献5】Kevin B. Hewett, “Singlet oxygen generators - the heart of chemical oxygen iodine lasers: past, present and future,” Proceedings of SPIE Vol. 7131 (2009).

【非特許文献6】Wolfgang O. Schall, et al., “Fluid Mechanic Aspects for Rotating Disc Generators,” Proceedings of SPIE Vol. 3574, 265-272 (1998).

【非特許文献7】Charles A. Helms, “Review of the US Air Force Research Laboratory’s 10-kW RADICL laser,” Proceedings of SPIE Vol. 4184, 13-18 (2001).

【非特許文献8】Masamori Endo, et al., “Chemically Pumped O2(a-X) Laser,” Applied Physics B, Vol. 56, 71-78 (1993).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、非特許文献８によると、励起酸素の生成時に伴って発生するＢＨＰ溶液の微小なドロップレット（ミストと呼ぶ。）がレーザ光の散乱損失となって、レーザ発振を阻害すると指摘されている。特に、励起酸素発生器には多孔質パイプによるエアロゾル方式が用いられていたので、ミストの発生が避けられなかった。またこれを抑制するためにミストと励起酸素とを分離するフィルタを用いることも考えられるが、フィルタにより励起酸素分子が失活したり、酸素自体の透過率が低くなることが考えられるため、レーザ発振に十分な圧力の励起酸素をレーザ共振器内に満たすことが困難になる。

【0012】

本発明の目的は、以上に示した酸素分子レーザのレーザ発振を阻害する課題を解決した励起酸素発生器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前記目的を達成するために、本発明の励起酸素発振器では、中心軸の周りに回転可能に取り付けられた円筒状のパイプの内面にＢＨＰ溶液を接触させ、かつ塩素ガスを供給する配管（ガス供給管）をパイプ内側に配置したものである。

【0014】

これによると前記パイプをある程度以上の速度で回転させることで、ＢＨＰ溶液をパイプの内面に密着させることができる。すなわち回転による遠心力が発生するため、パイプ内面の上側でも溶液が落ちてくることはない。従って、ＢＨＰ溶液と塩素ガスとの反応によって発生する励起酸素はパイプ内部の空間を直ぐに満たすことができる。なお、回転速度ω（ｒａｄ）に関しては、遠心力が重力より大きくなる必要があり、下記（１）式で示される。
ω＞（ｇ／ｒ）^0.5 （１）

【0015】

ここでｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ^２）、ｒはパイプの半径（ｍ）である。これによると、例えば、内径（直径）１０ｃｍの場合、１４ｒａｄ（＝１３３．７ｒｐｍ）以上の回転数で回転させる必要がある。

【0016】

このようにＢＨＰ溶液と塩素ガスとを接触させる励起酸素の発生法は、一種のＷｅｔｔｅｄ Ｗａｌｌ方式であり、表面反応に基づく。従って、バブル方式やジェット方式のようにＢＨＰ溶液を吹き飛ばす手法、あるいはエアロゾル方式のようにＢＨＰ溶液のミストを発生させる方式に比べると、ドロップレットが発生しにくい。従って、前記パイプの中心軸を光軸とするようなレーザ共振器を有する酸素分子レーザ発振器を構成することで、酸素分子レーザを効率良く発振させることができる。

【0017】

ただし、ヨウ素レーザに用いられていたような従来の回転円板式励起酸素発生器をそのまま酸素分子レーザに適用すると、以下に説明するように効率良くレーザ動作できない場合があった。従来の回転円板式励起酸素発生器を用いた酸素分子レーザ９００では、例えば、図９に示したように、ＢＨＰ溶液９０４と矢印９０６から供給される塩素ガスとが反応する回転円板９０２の表面から発生した励起酸素が、回転円板式励起酸素発生器９０１を抜け出して、レーザ共振器９０５内を満たすまでの輸送中に失活する割合が高くなることがあり、全酸素分子に対する励起酸素の割合であるイールドが５０％程度まで低下することがあった。その結果、レーザの発振効率が悪くなることがあった。特に回転円板９０２における左側で発生する励起酸素は、回転円板９０２の右側に位置するレーザ共振器９０５から遠いため、輸送時間が比較的に長いからである。なお、レーザ光の光軸ＯＡ９は紙面に垂直方向であり、矢印９０７は排気方向、９０３は回転円板９０２の回転軸を示す。

【0018】

これに対して本発明の励起酸素発生器を構成するパイプの中心軸を光軸とするようなレーザ共振器を有する酸素分子レーザ発振器を構成することで、パイプの内部空間の大半をレーザ共振器内にできるため、発生する励起酸素で、レーザ共振器内が直ぐに満たされることから、満たされるまでに失活する励起酸素の割合は低い。従ってレーザ共振器内に満たされる励起酸素のイールドを８０％程度まで高めることも可能になり、酸素分子レーザを効率良くレーザ発振できる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、効率よく励起酸素を発生させることができる励起酸素発生器、及び酸素分子レーザ発振器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態１にかかる励起酸素発生器１００の構成を模式的に示す断面図である。

【図2】リング状チューブ１０７ａの構成を示す斜視図である。

【図3】励起酸素発生器１００における励起酸素の発生に関する説明図である。

【図4】塩素ガス供給管１０５の斜視図である。

【図5】塩素ガス供給管１０５ｂの斜視図である。

【図6】塩素ガス供給管１０５ｃを用いた励起酸素発生器１００の断面図である。

【図7】励起酸素発生器を用いた酸素分子レーザ２１０の構成図である。

【図8】実施形態２にかかる励起酸素発生器３００の構成を示す断面図である。

【図9】従来の一般的な回転円板式励起酸素発生器の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本実施の形態の具体的構成について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。

【0022】

実施形態１．
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。図１は本発明の励起酸素発生器１００構成を模式的に示す断面図である。図１（ａ）はレーザの光軸ＯＡ１に垂直な断面構造を模式的に示しており、図１（ｂ）は光軸ＯＡ１に平行な断面構造を模式的に示したものである。なお、図１においては、ＸＹＺ直交座標系を示しており、Ｚ方向が光軸ＯＡ１の方向と平行であり、水平な方向になっている。また、Ｙ方向は鉛直方向であり、Ｘ方向はＺ方向と直交する水平方向である。

【0023】

励起酸素発生器１００を構成する主要部品である回転式円筒パイプ１０１が、ＢＨＰ溶液皿１０２の直上に配置しており、ローター１０３、及び１０４で支えられている。回転式円筒パイプ１０１はＺ方向に沿って配置されている。ＢＨＰ溶液皿１０２は、ＢＨＰ溶液１０６ａを貯留する容器である。ローター１０３は（図示されていない）モーターによって、矢印Ａ２−１の方向に回転するようになっている。その結果、回転式円筒パイプ１０１は矢印Ａ１の方向に回転することになる。回転式円筒パイプ１０１はその中心軸を回転軸として回転する。なお、回転式円筒パイプ１０１の中心軸は、光軸ＯＡ１とほぼ一致している。なお、ローター１０４はＡ２−２の方向に回転するが、こちらは単に回転式円筒パイプ１０１の回転を補助するためのものであり、モーター駆動していない。回転式円筒パイプ１０１は、中空状になっており、両端が開口している。

【0024】

ＢＨＰ溶液皿１０２にはＢＨＰ溶液１０６ａが満たされているが、回転式円筒パイプ１０１の下部のみがＢＨＰ溶液１０６ａに浸されるようになっている。回転式円筒パイプ１０１の内面下部がＢＨＰ溶液１０６ａと接触する。回転式円筒パイプ１０１がローター１０３の回転によって回転させられると、回転式円筒パイプ１０１の内面全体にＢＨＰ溶液１０６ｂが付着するようになる。ただし回転式円筒パイプ１０１の内面全体にＢＨＰ溶液１０６ｂが付着するように、ＢＨＰ溶液１０６ｂには十分な遠心力が加わっている。ここでは回転式円筒パイプ１０１の直径が３０ｃｍであるため、前述の（１）式より７７ｒｐｍ以上で回転させる必要がある。もちろん、回転式円筒パイプ１０１の直径と、回転速度は上記の値に限られるものではない。ローター１０３は、上記の式（１）を満たす回転速度で、回転式円筒パイプ１０１を回転させている。

【0025】

使用するＢＨＰ溶液は、マイナス１０℃以下、好ましくはマイナス２０℃程度に冷却されていることが好ましい。液温が低いと粘度が高くなって表面張力が高まるからである。その結果、回転式円筒パイプ１０１の内面に付着するＢＨＰ溶液の液面は滑らかになり、ＢＨＰ溶液１０６ｂの液面の近傍に配置されている塩素ガス供給管１０５との隙間が均一になるからである。しかも、それだけではなく、液温が低い方が、酸素分子レーザの発振に悪影響を及ぼす水蒸気圧が低くなる効果も生じる。

【0026】

回転式円筒パイプ１０１の内面近傍には、多数の塩素ガス供給管１０５が並べられている。複数の塩素ガス供給管１０５は、回転式円筒パイプ１０１の内面に沿って配列されている。ここでは、ＸＹ平面視において、複数の塩素ガス供給管１０５が周方向に等間隔で配列されている。それぞれの塩素ガス供給管１０５は、円筒のパイプ状になっており、Ｚ方向に沿って配置されている。なお、パイプ状の塩素ガス供給管１０５にはスリットが設けられている。Ｚ方向に沿って設けられたスリットは、回転式円筒パイプ１０１の内面に対向している。そして、スリットから塩素ガスが噴き出すようになっている。なお、図１の（ａ）と（ｂ）では、描かれている塩素ガス供給管１０５の本数が異なり、（ｂ）では判り易くするために少ない本数が描かれている。

【0027】

多数の塩素ガス供給管１０５は、回転式円筒パイプ１０１から外に出ているところでリング状チューブ１０７ａ、及び１０７ｂに繋がっており、従って、これらリング状チューブ１０７ａ、及び１０７ｂのそれぞれ一か所に設けられた注入管１０８ａ、及び注入管１０８ｂから、矢印Ｃ１−１、Ｃ１−２のように塩素ガスが注入される。こうすることで、塩素ガス供給管１０５内に塩素ガスが流れ込むようになっている。すなわち塩素ガス供給管１０５内で塩素ガスは、図１（ｂ）中の点線の矢印で示したように流れる。このように、リング状チューブ１０７ａ、１０７ｂを介して、塩素ガス供給管１０５の両端から塩素ガスを供給することができる。

【0028】

斜めからリング状チューブ１０７ａを見ると、図２に示すような構成となっている。図２は、リング状チューブ１０７ａの構成を示す斜視図である。Ｚ方向に沿った複数の塩素ガス供給管１０５がリング状チューブ１０７ａに接続されている。なお、リング状チューブ１０７ｂもリング状チューブ１０７ａと同様の構成になっており、塩素ガス供給管１０５を取り付ける向きが反対になっている。したがって、リング状チューブ１０７ａとリング状チューブ１０７ｂとの間には、Ｚ方向に沿って塩素ガス供給管１０５が配置されている。リング状チューブ１０７ａとリング状チューブ１０７ｂが複数の塩素ガス供給管１０５を介して接続される。なお、前述したように塩素ガス供給管１０５には、スリットが設けられているが、図２ではスリットを省略して図示している。

【0029】

塩素ガス供給管１０５は、回転式円筒パイプ１０１と平行になっている。各塩素ガス供給管１０５に設けられたスリットは、回転式円筒パイプ１０１の内面側を向いている。塩素ガス供給管１０５は、回転式円筒パイプ１０１の内面に向けて塩素ガスを噴出する。上記のように、回転式円筒パイプ１０１の内面には、ＢＨＰ溶液１０６ｂが付着している。このため、図３に示したように、噴き出した塩素ガス（Ｃｌ_２）は直ぐにＢＨＰ溶液１０６ｂと反応して、励起酸素（Ｏ_２（^１Δ_ｇ））が発生するようになっている。発生した励起酸素は回転式円筒パイプ１０１の内側の空間全体を直ぐに満たすことなる。すなわち、回転式円筒パイプ１０１の内部空間とほぼ同一であるレーザ共振器内の空間に満たされる励起酸素は、ほとんど失活しておらず、８０％前後の高いイールドになっている。従って、酸素分子レーザとしては、効率良くレーザ発振できるようになる。なお、図３は図１（ａ）の一部を拡大した説明図である。

【0030】

回転式円筒パイプ１０１の端部の形状としては、図１（ｂ）に示されたように、内側に向いた短いツバ１０１ａが周囲に沿って設けられている。ツバ１０１ａは、円筒状の回転式円筒パイプ１０１の側壁から内側に突出している。このツバ１０１ａによって、回転式円筒パイプ１０１の内面に付着したＢＨＰ溶液１０６（ｂ）が回転式円筒パイプ１０１の端部から溢れることを抑制している。

【0031】

また、回転式円筒パイプ１０１の材質としては、ＢＨＰ溶液や塩素ガスに対して耐食性を有するモネル、インコネル、ハステロイなどのニッケル合金が耐食性の高いため好ましい。ただし同様に耐食性を有する塩ビ管を用いても良い。

【0032】

ここで、塩素ガス供給管１０５の構造の一例を図４、及び図５を用いて説明する。先ずは図１（ａ）にも示されているが、図４に示すように、塩素ガス供給管１０５は、チューブの一部にスリット１０５ａを設けた構造でも良いが、図５に示した塩素ガス供給管１０５ｂのように、一定間隔で穴１０５ｄを空けたチューブを用いても良い。

【0033】

また、図６に示すように、断面が長方形のチューブ状の塩素ガス供給管１０５ｃを用いても良い。塩素ガス供給管１０５ｃでは、長方形の長辺面の中央にスリットが設けられており、これを励起酸素発生器１００に用いる場合は、スリットが回転式円筒パイプ１０１の内面を向くように配置する必要がある。

【0034】

次に本発明の励起酸素発生器１００を用いた酸素分子レーザ発振器の構成を、図７を用いて説明する。図７は酸素分子レーザ２１０の構成図である。酸素分子レーザ２１０の共振器は全反射鏡２１１と出力鏡２１２とで構成されており、この共振器間に２台の励起酸素発生器１００、及び２００が直列に配置している。励起酸素発生器１００は図１を用いて前述した構成になっており、励起酸素発生器２００も励起酸素発生器１００と全く同じ構成になっている。そのため、励起酸素発生器２００の構成については説明を省略する。

【0035】

これら全反射鏡２１１、出力鏡２１２、励起酸素発生器１００、及び励起酸素発生器２００の全体を覆うように気密性を有する円筒状のハウジング（ただし図示せず）が配置している。ハウジングは内部を真空排気するために必要であるが、また、発生する励起酸素分子を内部に満たすためにも必要である。

【0036】

酸素分子レーザ２１０における２台の励起酸素発生器１００、及び２００において励起酸素を発生させるとレーザ発振する。このため、出力鏡２１２からレーザ光２１３が取り出される。なお、本実施形態では２台の励起酸素発生器を用いているが、レーザ出力を増やすためには、同様な構造の励起酸素発生器をさらに多数直列に配置すれば良い。もちろん、１台の励起酸素発生器によって酸素分子レーザ２１０を構成してもよい。

【0037】

なお、共振器の光軸は、回転式円筒パイプ１０１、２０１の中心軸とほぼ一致にしている。したがって、レーザ光の光路が回転式円筒パイプ１０１、２０１内に設けられたチューブ１０７ａ、１０７ｂ、２０７ａ、２０７ｂや、塩素ガス供給管１０５、２０５によって妨げられることはない。

【0038】

本実施の形態の構成によれば、効率よく励起酸素を発生させることができる。すなわち、レーザ共振器内に塩素ガス及びＢＨＰ溶液を供給して励起酸素を発生させることができるため、励起酸素の利用効率を高くすることができる。酸素分子レーザの共振器内部に満たす励起酸素のイールドを高くできるため、酸素分子レーザの発振効率を高めることができる。

【0039】

実施の形態２．
次に実施形態２に係る励起酸素発生器について図８を用いて説明する。図８は励起酸素発生器３００の構成を示す断面図である。励起酸素発生器３００では、図１に示した励起酸素発生器１００と同様、回転式円筒パイプ３０１の内面近傍の周囲に沿って塩素ガス供給管３０２が配置している。ＢＨＰ溶液３０６が塩素ガス供給管３０２と同様な注入管（ＢＨＰ溶液注入管３０３）から供給される点が異なっている。なお、回転式円筒パイプの内面と接触するＢＨＰ溶液３０６を供給する手段以外の構成については、上記の構成と同様であるため、適宜説明を省略する。例えば、図８においては、回転式円筒パイプ３０１を回転させるローター等を省略している。

【0040】

実施形態１では、回転式円筒パイプ１０１の内面にＢＨＰ溶液３０６を接触させる手段として、ＢＨＰ溶液皿１０２が設けられていたが、実施形態２では、ＢＨＰ溶液注入管３０３が、ＢＨＰ溶液を回転式円筒パイプ１０１の内面に接触させる手段となっている。ＢＨＰ溶液注入管３０３は、回転式円筒パイプ１０１の内部に配置され、回転式円筒パイプ１０１内にＢＨＰ溶液３０６を供給する。従って回転式円筒パイプ３０１が矢印Ａ３の方向に回転することで、ＢＨＰ溶液３０６は回転式円筒パイプ３０１の内面全体に付着するようになる。

【0041】

ここでは、実施の形態１の複数の塩素ガス供給管１０５の内、最も下にある塩素ガス供給管１０５がＢＨＰ溶液注入管３０３に置き換えられた構成となっている。よって、ＢＨＰ溶液注入管３０３から流れ出したＢＨＰ溶液３０６が回転式円筒パイプ３０１の内面下部に接触する。そして、ＢＨＰ溶液注入管３０３からＢＨＰ溶液３０６を供給しながら、回転式円筒パイプ３０１を回転させることで、回転式円筒パイプ３０１の内周面全体がＢＨＰ溶液３０６と接触する。

【0042】

回転式円筒パイプ３０１を１周したＢＨＰ溶液３０６の一部は、ＢＨＰ溶液注入管３０３にぶつかる。このため、ＢＨＰ溶液３０６は、ＢＨＰ溶液注入管３０３の両端側から少しずつ溢れて、ＢＨＰ溶液皿３０５で回収されるようになっている。

【0043】

なお、以上に説明した本発明の励起酸素発生器における回転式円筒パイプ１０１、及び３０１の内面は滑らかな円筒面になっているが、あるいは内面にリング状のフィンを多数並べた構造としても良い。その場合、それらフィンの両面もＢＨＰ溶液で濡れることになるため、ＢＨＰ溶液の表面積が増えることから、励起酸素の発生量を増やすことができる。

【0044】

なお、本実施形態のように、ＢＨＰ溶液をチューブから供給する場合、ＢＨＰ溶液の回収にもチューブ等で吸引することも可能である。このようにすることで、重力を利用せずにＢＨＰ溶液の供給と回収が行うことが可能になる。この結果、宇宙等の無重力状態でも利用できるようになる。これに関して、従来の回転式ディスク方式では、容器にＢＨＰ溶液を溜めておく必要があるため、無重力状態での利用は困難であった。従って、本実施の形態の構成によって、無重力状態でも利用できることも従来から進歩した点でもある。

【0045】

本発明によると、酸素分子レーザの共振器内部に満たす励起酸素のイールドを高くできるため、酸素分子レーザの発振効率を高めることができる。

【0046】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態よる限定は受けない。

【符号の説明】

【0047】

１００、２０１、３００ 励起酸素発生器
１０１、３０１ 回転式円筒パイプ
１０２、３０５ ＢＨＰ溶液皿
１０３、１０４ ローター
１０５、１０５ｂ、１０５ｃ、３０２ 塩素ガス供給管
１０６ａ、１０６ｂ、３０６ ＢＨＰ溶液
１０７ａ、１０７ｂ リング状チューブ
１０８ａ、１０８ｂ 注入管
２１０ 酸素分子レーザ
１３１ 全反射鏡
１３２ 出力教
２００ 酸素分子レーザ発振器
２１１ 全反射鏡
２１２ 出力鏡
２１３ レーザ光
３０３ ＢＨＰ溶液供給管
９００ 従来の酸素分子レーザ
９０１ 回転円板式励起酸素発生器
９０２ 回転円板
９０３ 回転軸
９０４ ＢＨＰ溶液
９０５ レーザ共振器
９０６ 塩素ガスの流れの方向
９０７ 排気方向
Ａ１、Ａ２−１、Ａ２−２、Ａ３、Ａ４ 回転方向
Ｃ１−１、Ｃ１−２、Ｃ２−１、Ｃ２−２ 塩素ガスの流れの方向
ＯＡ１、ＯＡ２、ＯＡ３、ＯＡ９ 光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】