JP2001274493A - ガスレーザ装置 - Google Patents

ガスレーザ装置

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JP2001274493A
JP2001274493A JP2000085925A JP2000085925A JP2001274493A JP 2001274493 A JP2001274493 A JP 2001274493A JP 2000085925 A JP2000085925 A JP 2000085925A JP 2000085925 A JP2000085925 A JP 2000085925A JP 2001274493 A JP2001274493 A JP 2001274493A
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main discharge
electrodes
laser device
gas
electrode
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Toshiharu Hayashi
俊治 林
Kazunobu Kojima
和伸 小嶋
Muneyuki Adachi
宗之 足立
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Nidek Co Ltd
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Nidek Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 主放電電極間の放電が均一に行われ効率の良
いレーザ出力を得られるとともに、レーザ装置の延命を
図ることのできるガスレーザ装置を提供する。 【解決手段】 一対の主放電電極によりレーザ媒質ガス
を放電励起してレーザ光を発生するガスレーザ装置にお
いて、主放電電極の放電に先立ってレーザ媒質ガスを予
備電離する棒状の予備電離電極を、主放電電極の長手方
向に沿って並列に複数個設置すると共に、主放電電極の
中央部に対してその両端部では隣合う予備電離電極の間
隔を狭く設置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ媒質ガスを
放電励起してレーザ光を発生するガスレーザ装置に関す
る。
【0002】
【従来技術】一対の主放電電極と予備電離電極とを備
え、レーザ媒質ガスを放電励起してエキシマレーザを発
振するガスレーザ装置が知られている。このようなガス
レーザ装置は対向する予備電離電極間にてスパーク放電
を行い、これにより発生した紫外光や電子が主放電電極
間に供給され、主放電電極間にてグロー放電が起こり、
光共振を経てレーザ光が出力される。このとき主放電電
極の長手方向での放電の均一性が良いほど、効率よく安
定したレーザ出力が得られる。
【0003】こうしたガスレーザ装置における予備電離
電極の配置は、従来、主放電電極の長手方向に沿って等
間隔で複数個配置するのが普通であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の予備電
離電極の配置では、主放電電極間に供給される電子の密
度が主放電電極の両端部側で低くなる傾向にあるため、
主放電電極全体の放電が均一とならず、必ずしも効率の
良いレーザ出力が得られていなかった。
【0005】また、放電の不均一によって主放電電極の
両端部では電界強度が大きくなるため、スパッタリング
等が起こりやすくなり、電極面の損傷が生じるようにな
る。これはレーザ装置の寿命を縮める原因の一つになっ
ていた。
【0006】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
主放電電極間の放電が均一に行われ効率の良いレーザ出
力を得られるとともに、レーザ装置の延命を図ることの
できるガスレーザ装置を提供することを特徴とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とす
る。
【0008】(1) 一対の主放電電極によりレーザ媒
質ガスを放電励起してレーザ光を発生するガスレーザ装
置において、前記主放電電極の放電に先立ってレーザ媒
質ガスを予備電離する棒状の予備電離電極を、前記主放
電電極の長手方向に沿って並列に複数個設置すると共
に、前記主放電電極の中央部に対してその両端部では隣
合う前記予備電離電極の間隔を狭く設置したことを特徴
とする。
【0009】(2) (1)のガスレーザ装置におい
て、前記主放電電極の両端部では中央部に対して隣合う
前記予備電離電極の間隔を徐々に狭くなるように設置し
たことを特徴とする。
【0010】(3) (1)のガスレーザ装置におい
て、隣合う前記予備電離電極の設置間隔は、レーザ光の
光軸上の電子密度が前記主放電電極の中央部付近と両端
部付近で略均一となるように、主放電電極の長さとの関
係で決定することを特徴とする。
【0011】(4) (1)のガスレーザ装置は、エキ
シマレーザ装置であることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1はエキシマレーザ装置の励起
回路の概略構成図である。本実施形態で使用するエキシ
マレーザ装置は、Ar(アルゴン)ガスとF2(フッ
素)ガスとが混合されたレーザ媒質ガスによりエキシマ
レーザ(発振波長193nm)を発振する。
【0013】1はレーザ媒質ガスが充填されて封入され
るレーザガス容器(以下、チャンバとする)である。チ
ャンバ1の材料にはアルミニウム等が一般的に使用され
る。2は高圧電源、3はスイッチ、4はコイル、5はス
トレージコンデンサ、6はピーキングコンデンサであ
る。
【0014】図2(a)はチャンバ1内部の構成を説明
するための概略構成断面図である。
【0015】チャンバ1の外壁にはチャンバ1内部を冷
やすための冷却水が通る冷却パイプ20(図1参照)が
ロー付け等によって外壁に密着して取り付けられてい
る。10は高反射ミラー、11は出力ミラーであり、こ
の対向する2つのミラーにて共振光学系を形成し、出力
ミラー11側からレーザ光が出力される。
【0016】チャンバ1内部はフッ素ガスが充填される
ため、チャンバ1の内壁は予めフッ素にて不動態を形成
させておく等の耐食性を向上させるための処理が施され
ている。また、チャンバ1内部には対を成すエルンスト
型主放電電極12a、12bが設けられている。この主
放電電極12a、12bは電極間で一様なグロー放電を
行うに適した蒲鉾状の形状をしている。
【0017】主放電電極12aの両側には棒状の予備電
離電極13aが、主放電電極12bの両側には同じく棒
状の予備電離電極13bが、主放電電極の長手方向に沿
って並列に複数個設けられている。主放電電極12aの
両側に設けられた予備電離電極13aは、板状の絶縁体
14を通してピーキングコンデンサ6にそれぞれ取り付
けられている。予備電離電極13bは主放電電極12b
が固定された導電板15に取り付けられており、予備電
離電極13aの先端と予備電離電極13bの先端は所定
の間隔を持って対向するように位置する。
【0018】本実施の形態では、図示するように主放電
電極12aの中央付近に設置される予備電極13a同士
(隣合う予備電極13a)の設置間隔に対して、主放電
電極12aの両端付近に設置される予備電離電極13a
同士の設置間隔が狭くなる(密になる)ようにして、各
予備電離電極13aが設置されている。予備電離電極1
3aに対向する予備電離電極13bも同様の設置間隔に
て主放電電極12bを挟んで、その両側に設置されてい
る。
【0019】さらに具体的に述べると、図2(a)に示
す9個の予備電離電極13a(13b)の各隣合う設置
間隔を、左端側(高反射ミラー10側)から順にD1,
D2,……,D8としたとき、主放電電極12aの中央
付近の設置間隔D3〜D6は等間隔であるが、主放電電
極12a両端付近の設置間隔D1,D2,D7,D8は
中央付近に比べて徐々に狭くなるように設定している。
すなわち、隣合う予備電離電極13a(13b)の設置
間隔の大きさは、D1<D2<D3=D4=D5=D6
>D7>D8となる関係としている。
【0020】ここで、従来のエキシマレーザ装置におけ
る予備電離電極の設置間隔を図3に示す。なお、図2と
同一部分には同一符号で示す。
【0021】図3(a)に示すように、隣合う予備電離
電極13a、13bの設置間隔はすべて等しい間隔(D
1=D2=D3=D4=D5=D6)である。このよう
な設置間隔にてスパーク放電が行われた時、主放電12
a、12bの長手方向にて得られる光軸上の電子密度分
布は均一とはならない。図3(a)に示すレーザ光の光
軸L上における電子密度の分布状況を表す模式図を図3
(b)に示す。
【0022】この図に示すように、隣合う予備電離電極
13a、13bが等間隔に設置されている場合、主放電
電極12a、12bの両端部周辺における光軸上の電子
密度は低くなってしまう。したがって、光軸L上の電子
密度が均一とならないため、主放電電極12a、12b
による放電時には、中央付近と両端付近では放電強度が
異なってしまい、均一なグロー放電が行われ難くなる。
【0023】光軸L上における電子密度は、スパーク放
電によって発生する電子の量によるものであり、光軸上
の電子量は予備電離電極13a、13bの設置間隔によ
って増減し、予備電離電極同士の設置間隔が狭いほど光
軸L上の電子量は増加するため、得られる電子密度は高
くなる。
【0024】したがって、本実施の形態に示すような予
備電離電極13a、13bの設置間隔の場合、その設置
間隔が狭いところは電子密度が高くなるため、図2
(b)に示すような電子密度分布となる。このため、主
放電電極12a、12bの全域に対して、均一な電子密
度分布が得られ易くなる。
【0025】以上のような構成を備えるエキシマレーザ
装置において、その動作を簡単に説明する。スイッチ3
が開いている状態で、高圧電源1からストレージコンデ
ンサ5に充電する。この充電終了後、スイッチ3を閉じ
ると、ストレージコンデンサ5に蓄積されている電荷
は、スイッチ3を通してピーキングコンデンサ6に移行
する。この電荷の移行により、予備電離電極13a,1
3b、主放電電極12a,12bに電圧が印加される。
そして、まず予備電離電極13aと予備電離電極13b
との間で絶縁破壊し、スパーク放電が起こる。
【0026】次に、このスパーク放電によって発生した
紫外光が主放電に先立ってレーザ媒質ガスを予備電離
し、これによって発生した電子が主放電電極12a,1
2bに供給されて、主放電電極12aと主放電電極12
bとの間でグロー放電が行われてレーザ媒質ガスが励起
される。それにより、高反射ミラー10と出力ミラー1
1との間で光共振が起こり、出力ミラー11側からレー
ザ光が出力される。
【0027】先に延べたように、本実施の形態に示す予
備電離電極13a、13bの設置間隔の場合、光軸L上
の電子密度が主放電電極12a、12bの全域に渡って
略均一となるため、放電強度も略均一となり、安定した
グロー放電が行われやすくなる。その結果主放電電極1
2a、12bの両端部でのスパッタリングが起こり難く
なるため、電極表面の消耗が抑制される。
【0028】以上の実施形態では、予備電離電極の設置
間隔をD1<D2<D3=D4=D5=D6>D7>D
8となるようにしたが、これに限るものではなく、予備
電離電極の設置間隔を狭くすることにより、光軸L上の
電子密度が高くなることを利用して、主放電電極中央部
から両端部に近づくほど、徐々に狭くなるように構成し
ても良い(例えば、D1<D2<D3<D4=D5>D
6>D7>D8とする)。隣合う予備電離電極の設置間
隔は、主放電電極の長さとの関係で、電子密度が全体に
渡って略均一になるように決定する。
【0029】また、本実施の形態では片側の予備電離電
極13a、13bを9本としているが、これに限るもの
ではなく、必要に応じて予備電離電極の設置数は増減さ
れる。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、予備電
離電極の設置間隔を変えたため、光軸上の電子密度が略
均一となるため、発振効率が良く、主放電電極の寿命が
長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エキシマレーザ装置の励起回路の概略構成図で
ある。
【図2】本実施形態における予備電離電極の配置構成、
及びレーザ光軸上の電子密度分布を示す模式図である。
【図3】従来における予備電離電極の配置構成、及びレ
ーザ光軸上の電子密度分布を示す模式図である。
【符号の説明】
1 チャンバ 6 ピーキングコンデンサ 12a 主放電電極 12b 主放電電極 13a 予備電離電極 13b 予備電離電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の主放電電極によりレーザ媒質ガス
    を放電励起してレーザ光を発生するガスレーザ装置にお
    いて、前記主放電電極の放電に先立ってレーザ媒質ガス
    を予備電離する棒状の予備電離電極を、前記主放電電極
    の長手方向に沿って並列に複数個設置すると共に、前記
    主放電電極の中央部に対してその両端部では隣合う前記
    予備電離電極の間隔を狭く設置したことを特徴とするガ
    スレーザ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1のガスレーザ装置において、前
    記主放電電極の両端部では中央部に対して隣合う前記予
    備電離電極の間隔を徐々に狭くなるように設置したこと
    を特徴とするガスレーザ装置。
  3. 【請求項3】 請求項1のガスレーザ装置において、隣
    合う前記予備電離電極の設置間隔は、レーザ光の光軸上
    の電子密度が前記主放電電極の中央部付近と両端部付近
    で略均一となるように、主放電電極の長さとの関係で決
    定することを特徴とするガスレーザ装置。
  4. 【請求項4】 請求項1のガスレーザ装置は、エキシマ
    レーザ装置であることを特徴とするガスレーザ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111656626A (zh) * 2018-01-17 2020-09-11 西默有限公司 用于在激光器腔室中调谐放电性能的装置

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CN111656626A (zh) * 2018-01-17 2020-09-11 西默有限公司 用于在激光器腔室中调谐放电性能的装置
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