JP2002252400A

JP2002252400A - ガスレーザ装置

Info

Publication number: JP2002252400A
Application number: JP2001049890A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kimura; 実木村; Taiji Narita; 太治成田; Masahiko Kubo; 昌彦久保
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のガスレーザ装置では、パルス発振にお
いて、整合器に含まれる可変容量素子を構成する誘電体
が劣化するため、整合器の寿命が短いという課題があっ
た。【解決手段】整合器３に含まれる可変容量素子４を構
成する一対の可変容量素子電極４１，４２の対向する面
の縁部を曲面にすることで、電場の集中を緩和し、コロ
ナ放電の発生を抑制し、その結果、可変容量素子４を構
成する誘電体４３の劣化を抑え、整合器３の長寿命化を
可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザガスを高周
波放電励起するガスレーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、特開昭５４−１０３６９
２号公報、特開昭６３−１９２２８５号公報、特開平６
−９００４８号公報などに示されているが、整合回路に
関する記述は極めて少ない。

【０００３】図８は、特開昭５４−１０３６９２号公報
に示された第１の従来例である交流放電励起ウエーブガ
イドガスレーザの概略図であり、交流電圧電源５１、結
合回路５２、細長い導電性電極５３，５４、対向して設
けられた細長い誘電体メンバー５５、ブロック５６から
構成され、結合回路５２は、第１の可変容量素子５２１
とインダクタ５２２と第２の可変容量素子５２３から構
成されている。

【０００４】細長い導電性電極５３，５４と、対向して
設けられた細長い誘電体メンバー５５によって囲まれた
空間５７には、レーザガスが充填されている。

【０００５】交流電圧電源５１が両電極５３，５４間に
接続され、所定のレーザ転移のエネルギーレベルの転換
に十分な動作電圧であって、レーザガス中の放電を生じ
させるのに適当な電圧を供給する。両電極５３，５４間
に交流励起電圧を与えるのに使用される特別の結合回路
５２は、電源５１に並列に接続された第１の可変容量素
子５２１と、電源５１の一方の端子と電極５３との間に
接続されたインダクタ５２２と、電源５１の他方の端子
と電極５３との間に接続された第２の可変容量素子５２
３とを備え、電源５１の他方の端子は他方の電極５４に
も電気的に接続されている。

【０００６】この結合回路５２は、放電チェンバーを規
定する構造（即ち電極５３，５４、誘電体メンバー５
５、並びにブロック５６）のリアクタンスによるインピ
ーダンスを消去するインピーダンス整合回路としての機
能を果たす。結合回路５２を用いた場合、放電が生じた
とき電源５１に現れる入カインピーダンスは約５０オー
ムの抵抗性インピーダンスとなる。

【０００７】空間５７で交流放電励起されたレーザガス
は、紙面に垂直な方向に組まれた共振器（図示せず）で
レーザ発振しレーザ光を出射する。

【０００８】図９は、特開昭６３−１９２２８５号公報
に示された第２の従来例である気体レーザ装置の概略断
面図である。図９において、７６は７２ＭＨｚ高周波発
生器、７７は電力整合回路、７８は高周波ケーブル、７
９は絶縁フィードスルー、６２，６３は電極、６４，６
５は電極の表面で光学反射面として研磨してある。６６
は放電用隙間、６７，６８は電極６２，６３を絶縁する
スペーサ、６９はＵ字形をした基部で、電極６２，６３
とスペーサ６７，６８よりなる組立体が基部６９上に取
り付けられ、Ｕ字形の基部６９は蓋７４により閉じら
れ、セラミック絶縁材７５が蓋７４と電極６２との間に
配置されている。

【０００９】レーザ共振器は、放電用隙間６６と共振器
を構成する全反射鏡（図示せず）から構成されており、
通常は、幅の広い横方向を不安定型共振器とし、電極表
面の光学反射面６４，６５を導波路共振器とした複合共
振器でレーザ発振させ、レーザ光を取り出している。

【００１０】上記のように構成された従来の気体レーザ
装置においては、高周波発生器７６により発生された高
周波は電力整合回路７７を介して、ケーブル７８を通っ
て電極６２，６３間に印加される。電極６２，６３間の
放電用隙間６４にはレーザ気体が充填されており、電極
６２，６３間に印加された高周波によりレーザ気体が放
電励起される。このように、レーザ共振器内に、励起さ
れたレーザ気体が存在するため、レーザ発振が行われ
る。電極６２，６３間は約２ｍｍであり、このとき、高
周波発生器７６のインピーダンス（５０オーム）と放電
インピーダンス（約５オーム）のインピーダンスを整合
し、反射損失をなくす働きを行なうのが電力整合回路７
７である。

【００１１】このガスレーザ装置においては、高周波電
力を電極間に印加し、レーザガスを放電励起してレーザ
光出力を得る。このため、電力整合回路（結合回路）を
用いて高周波発生器（交流電圧電源）７６のインピーダ
ンスと、放電インピーダンスを概略一致させることが必
要となる。

【００１２】レーザガスへの放電を行なう場合、放電開
始直前は負荷インピーダンスが無限大に近く、放電が開
始した直後に負荷インピーダンスが数オームまで急激に
低下する。

【００１３】高周波発生器には、高周波電力印加から放
電が点弧、安定するまでの数μｓの間、大きな反射電力
が戻り、放電が安定した後に電力整合回路によって反射
電力が最小となる。連続波発振（ＣＷ発振）の場合に
は、１度放電が行われれば、放電を持続する間、放電イ
ンピーダンスが変化することはないが、パルス発振（Ｐ
Ｗ発振）の場合にはパルスごとに放電インピーダンスが
無限大から放電時の数オーム前後に大きく変化する。こ
のため、ＰＷ発振においては１パルスごとに数μｓの間
とはいえ、大きな反射電力が高周波発生器に戻ることに
なる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来のガスレーザ装置
で用いられている電力整合回路は、装置の小型化要求を
満たすためにできるだけ小さく設計されている。そのた
めに整合回路の可変容量素子は誘電率の大きいセラミッ
ク等を用い、できるだけ誘電体の厚さを薄くし、可変容
量素子の占有面積を小さくすることが行われている。具
体的には、０．２から０．４ｍｍの厚さで可変容量素子
を製作することが大半である。放電が点弧する直前に
は、電極間に放電時よりも大きな電圧（２から５倍）が
印加される。この時、可変容量素子の高圧側電極に１ｋ
Ｖを超える無負荷電圧が掛り、コロナ放電を発生させる
ことがある。１ｋＶ程度の電圧で直接セラミック等を破
壊することはないが、コロナ放電が生じた場合、著しく
セラミック等の誘電体を劣化させ、寿命を低下させてし
まう。

【００１５】ＰＷ発振の周波数を５ｋＨｚとした場合、
１００時間に満たない内にセラミック等の誘電体が破壊
することがある。誘電体に掛る無負荷電圧は１００時間
で１８億回にも達し、その間誘電体はコロナ放電からの
紫外線にさらされ、誘電体がもろく劣化し、ついには絶
縁破壊に至り、割れてしまうものと考えられる。

【００１６】本発明の目的は、整合回路を構成する容量
素子の誘電体の劣化を抑制し、容量素子の長寿命化を図
ることができるガスレーザ装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のガスレー
ザ装置は、高周波放電部で励起されたレーザガスを発振
させるガスレーザ発振器と、高周波放電部に高周波電力
を供給する高周波電源と、高周波放電部と高周波電源と
の間に設けられ一対の電極間に誘電体を狭持してなる容
量素子を含む整合回路とを備えたガスレーザ装置であっ
て、容量素子を構成する一対の電極の対向面の縁部を曲
面としたことを特徴とする。

【００１８】請求項１記載の発明によれば、直角切り落
としや４５度面取りを縁部に施した電極と比較して、電
極縁部での電場の集中が緩和され、コロナ放電の発生を
抑制し、その結果、容量素子の誘電体に対するコロナ放
電プラズマからの直接的ダメージやコロナ放電によって
発生する紫外線が誘電体に与える間接的ダメージを減少
させることとなって、誘電体の劣化が抑えられるととも
に、容量素子の長寿命化が図れ、ひいては整合回路の長
寿命化が実現できる。

【００１９】請求項２記載のガスレーザ装置は、請求項
１記載のガスレーザ装置において、曲面の曲率半径を１
ｍｍ以上としたことを特徴とする。

【００２０】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果を発揮するほか、直角切り落とし
や４５度面取りを縁部に施した電極と比較して、電場の
集中が緩和されて、コロナ放電の発生頻度が激減し、そ
の結果、誘電体の劣化が抑えられるとともに、容量素子
の長寿命化が図れ、ひいては整合回路の長寿命化を実現
することができる。

【００２１】請求項３記載のガスレーザ装置は、高周波
放電部で励起されたレーザガスを発振させるガスレーザ
発振器と、高周波放電部に高周波電力を供給する高周波
電源と、高周波放電部と高周波電源との間に設けられ一
対の電極間に誘電体を狭持してなる容量素子を含む整合
回路とを備えたガスレーザ装置であって、容量素子を構
成する誘電体の厚さｔ（ｍｍ）と高周波ピーク電力Ｐ
（ｋＷ）との関係をｔ≧０．１Ｐとしたことを特徴とす
る。

【００２２】請求項３記載の発明によれば、誘電体を貫
通する電場の強度を低下させてコロナ放電の発生を抑制
することができ、その結果、誘電体の劣化が抑えられる
とともに、容量素子の長寿命化が図れ、ひいては整合回
路の長寿命化を実現できる。

【００２３】請求項４記載のガスレーザ装置は、高周波
放電部で励起されたレーザガスを発振させるガスレーザ
発振器と、高周波放電部に高周波電力を供給する高周波
電源と、高周波放電部と高周波電源との間に設けられ一
対の電極間に誘電体を狭持してなる容量素子を含む整合
回路とを備えたガスレーザ装置であって、容量素子を構
成する誘電体と電極との間に空間を設けたことを特徴と
する。

【００２４】請求項４記載の発明によれば、誘電体と電
極の距離を遠ざけ、電場の強度を低下させてコロナ放電
を抑制できると同時に、コロナ放電から発生される紫外
線の照射強度が低減されるため、誘電体の劣化が緩和さ
れるとともに、容量素子の長寿命化が図れ、整合回路の
長寿命化が実現できる。

【００２５】請求項５記載のガスレーザ装置は、請求項
４記載のガスレーザ装置において、空間に気体を充填し
たことを特徴とする。

【００２６】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果を発揮するほか、電極と誘電体が
直接接することがなくなるため、安価な構成で、コロナ
放電から発生される紫外線による誘電体の劣化を抑制す
るとともに、紫外線照射密度も下がるので、容量素子の
長寿命化が図れ、整合回路の長寿命化が安価に実現でき
る。

【００２７】請求項６記載のガスレーザ装置は、請求項
４記載のガスレーザ装置において、空間に紫外線耐力の
ある誘電体を介在させたことを特徴とする。

【００２８】請求項６記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果を発揮するほか、誘電体に誘電率
の大きい部材を選択し、その誘電体と電極との間に紫外
線に耐力のある誘電体を遠択することが可能となり、コ
ロナ放電から発生される紫外線による誘電体の劣化を抑
制することができるとともに、容量素子の長寿命化が図
れ、ひいては整合回路の長寿命化が実現できる。

【００２９】請求項７記載のガスレーザ装置は、請求項
４記載のガスレーザ装置において、空間に紫外線を遮断
する部材を介在させたことを特徴とする。

【００３０】請求項７記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果を発揮するほか、誘電体に照射さ
れるコロナ放電からの紫外線を遮断でき、その結果、誘
電体の劣化を抑制することができるとともに、容量素子
の長寿命化が図れ、ひいては整合回路の長寿命化が実現
できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にお
けるガスレーザ装置の概略図である。

【００３２】図１において、レーザ共振器ヘッドのハウ
ジング９には、ヘリウム、窒素、二酸化炭素の混合ガス
が封入され、高周波電源１より電力が入力され放電励起
を行なう。

【００３３】高周波電源１の特性インピーダンス（５０
オーム）と放電部の放電負荷インピーダンス（約５オー
ム）のインピーダンス整合のために、高周波電源１と電
極７，８との間に整合器３が設けられている。整合器３
の中に、可変容量素子４とインダクタンス５とからなる
整合回路が構成されており、適当な容量を選択すること
で放電時のインピーダンスを約５０オームにすることが
できる。整合器３は、レーザ共振器ヘッドのハウジング
９と一体構造になっており、整合器３とレーザ共振器ヘ
ッドのハウジング９を一体化することで外乱の重畳を抑
え整合の安定性を増すことができる。

【００３４】高周波電力は高周波フィードスルー６を通
して電極７に通電される。電極８は、接地側電極であ
り、レーザ共振器ヘッドのハウジング９内部でハウジン
グ９に接続されている。

【００３５】高周波電源１と整合器３との間は高周波用
同軸ケーブル２で接続されている。

【００３６】電極７，８の間で放電励起されたレーザガ
スは、紙面に垂直の方向に設置された共振器（図示せ
ず）でレーザ発振し、レーザ光が取り出される。

【００３７】図２は、可変容量素子４の平面図および断
面図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ状態
（容量）が異なる場合を示す。

【００３８】図２において、誘電体４３を可変容量素子
電極４１，４２で挟み込み、回転軸４４で固定して容量
素子としている。

【００３９】可変容量素子電極４１，４２はともに半円
形の可変容量素子電極部４１１を持ち、回転軸４４を中
心に回転することで重なりの大きさを変えて容量を可変
する。

【００４０】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）のそれぞれの
下側の図は可変容量素子４の断面を示す。上側の図は、
可変容量素子電極部４１１の平面図であり、斜線部が可
変容量素子電極部４１１の重なり部分を示す。図２
（ａ）において可変容量素子電極部４１１の重なりが最
大であり、従って容量も最大となる。図２（ｃ）におい
て可変容量素子電極部４１１の重なりが最小であり、従
って容量も最小となる。図２（ｂ）のように適当な回転
位置で固定すれば、整合に最も都合の良い容量を選択で
きる。

【００４１】図３は、可変容量素子電極４１，４２の斜
視図である。

【００４２】図３において、可変容量素子電極４１，４
２は、いずれも半円形の可変容量素子電極部４１１と断
落ち部４１２からなり、それぞれの縁部に曲面部４１
３，４１４を設けている。

【００４３】従来、高周波電力が印加され放電が点弧す
るまでの数μｓの間に発生するコロナ放電は、可変容量
素子４を構成する可変容量素子電極４１，４２の縁部で
発生していたが、電極４１，４２の対向面の縁部に全て
Ｒ面取りを施してコロナ放電の元となる電場の集中が生
じないようにした。電極縁部の曲面部４１３、段落ち部
縁部の曲面部４１４の曲率半径は大きいに越したことは
ないが、少なくも１ｍｍあればコロナ放電の発生を抑制
することが可能となる。

【００４４】たとえば、電極縁部の曲率半径１ｍｍ、高
周波周波数８１．３６ＭＨｚ、高周波電力１４ｋＷ、パ
ルス周波数５ｋＨｚにてガスレーザ装置を運転した時に
コロナ放電の発生は見られなかった。一方、電極縁部を
４５度面取り１ｍｍとした場合の同一条件での運転で
は、コロナ放電が発生し、アルミナセラミックの表面に
可変容量素子電極部４１１の縁部に沿って黒色の放電痕
ができ、１００時間以内にセラミック破壊に至った。

【００４５】Ｒ面取りによって電界の集中が緩和されコ
ロナ放電が発生しなくなったものと考えられる。

【００４６】以上のように第１の実施の形態によれば、
可変容量素子４を構成する可変容量素子電極４１，４２
の対向面の縁部を曲面（曲率半径１ｍｍ以上が好まし
い）としたことにより、可変容量素子電極４１，４２の
縁部が面取りしていない直角切り落としの構成のもの
や、可変容量素子電極４１，４２の縁部に４５度面取り
を施したものに比べて、可変容量素子電極４１，４２の
縁部での電場の集中が緩和されコロナ放電の発生を抑制
し、その結果、誘電体４３に対するコロナ放電プラズマ
からの直接的ダメージやコロナ放電によって発生する紫
外線による間接的ダメージをなくすことができ、誘電体
４３の劣化が抑えられ、可変容量素子４の長寿命化が図
れ、ひいては整合回路およびそれを内蔵した整合器３の
長寿命化を実現することができる。

【００４７】図４は、本発明の第２の実施の形態におけ
るガスレーザ装置の構成を示す概略図である。

【００４８】図４において、その構成は、図１に示した
第１の実施の形態と略同一であるが、可変容量素子４の
誘電体４３の厚さｔ（ｍｍ）を高周波電源１のピーク出
力Ｐ（ｋＷ）に対し、ｔ≧０．１Ｐとしたことを特徴と
する。

【００４９】この構成において、誘電体４３の厚さｔ
（ｍｍ）と高周波電力Ｐ（ｋＷ）の安全使用範囲を調べ
た結果、容量素子の電極縁部にＲ面取りを施しても薄す
ぎる誘電体４３では電場の強度が増し、コロナ放電を発
生することが分かった。誘電体４３の厚さｔ（ｍｍ）
は、高周波電力Ｐに対し、ｔ≧０．１Ｐであれば、コロ
ナ放電を発生し難いことが判明した。

【００５０】また、整合のための可変容量の値が決まっ
ている場合、誘電体４３の厚さを厚くすると可変容量素
子電極部４１１の大きさを大きくする必要が生じてしま
うので、必要以上に厚くするのは避ける必要がある。す
なわち、誘電体厚さｔ（ｍｍ）は、厚くするほどコロナ
放電に対する安全性が増すが、容量が小さくなる分、容
量素子の面積を増す必要があり、整合器３が大きくな
る。したがって、小型化の観点を考慮すれば、厚さｔ
（ｍｍ）は０．２Ｐ≧ｔ≧０．１Ｐとするのが望まし
い。例えば、電極縁部の曲率半径１ｍｍ、高周波周波数
８１．３６ＭＨｚ、高周波電力１４ｋＷ、パルス周波数
５ｋＨｚにてガスレーザ装置を運転するとき、誘電体４
３をアルミナセラミックで構成し、厚みを１．５ｍｍと
した。この場合、コロナ放電の発生は見られなかった。

【００５１】以上のように第２の実施の形態によれば、
誘電体の厚さｔ（ｍｍ）を高周波電源１のピーク出力Ｐ
（ｋＷ）に対し、０．２Ｐ≧ｔ≧０．１Ｐとしたことに
より、整合回路の小型化要求を満たしつつ誘電体４３の
厚さを必要以上に厚くすることがなくなるため、可変容
量素子電極部４１１の大きさを大きくする必要がなくな
るとともに、電場の強度を低下させることができるの
で、コロナ放電の発生を抑制することができ、誘電体４
３の劣化が抑えられ、可変容量素子４の長寿命化が図
れ、ひいては整合回路およびそれを内蔵した整合器３の
長寿命化を実現することができる。

【００５２】なお、第２の実施の形態では、可変容量素
子電極４１，４２の対向面の縁部を曲面とした第１の実
施の形態の構成に、第２の実施の形態の特徴であるｔ≧
０．１Ｐの構成を適用することにより、コロナ放電をよ
り抑制し、優れた効果が得られるが、可変容量素子電極
４１，４２の縁部が面取りしていない直角切り落としの
構成のものや、可変容量素子電極４１，４２の縁部に４
５度面取りを施した構成のものに、ｔ≧０．１Ｐの構成
を採用しても、コロナ放電を抑制し、可変容量素子４の
長寿命化を図ることができる。また、いずれの場合も、
整合器の小型化の観点を考慮すれば０．２Ｐ≧ｔとする
ことが望ましい。

【００５３】図５は、本発明の第３の実施の形態におけ
るガスレーザ装置を構成する整合器の可変容量素子の断
面図である。

【００５４】図５において、その構成は、図２に示した
可変容量素子と略同一であるが、スぺーサ４５によって
可変容量素子電極４１，４２と誘電体４３とが接触して
いた面の間に空間４６が形成されていることを特徴とす
る。空間４６は大気圧の空気であり、可変容量素子電極
４１，４２と誘電体４３の距離を０．５ｍｍとした。

【００５５】この構成を採用することにより、コロナ放
電が発生する条件にて数十時間運転しても誘電体４３の
アルミナセラミックに放電痕が残ることはなかった。コ
ロナ放電のプラズマに直接触れず、紫外線の照射密度も
距離が離れたことで減少したためと考えられる。

【００５６】以上のように第３の実施の形態によれば、
スペーサ４５によって可変容量素子電極４１，４２と誘
電体４３とが接触していた面の間に空間４６が形成さ
れ、空間４６に大気圧の空気を充填したことにより、誘
電体４３と可変容量素子電極４１，４２の距離が遠ざけ
られ、電極と誘電体とが直接接することがなくなり、安
価な構成で電場の強度を低下させ、コロナ放電を抑制で
きると同時に、コロナ放電から発生される紫外線の照射
強度が低減されるため、誘電体４３の劣化が緩和され、
可変容量素子４の長寿命化を図ることができる。

【００５７】なお、第３の実施の形態では、可変容量素
子電極４１，４２の対向面の縁部を曲面とした第１の実
施の形態の構成に、第３の実施の形態の特徴であるスぺ
ーサ４５によって可変容量素子電極４１，４２と誘電体
４３とが接触していた面の間に空間４６を形成し、空間
４６に大気圧の空気を充填した構成を適用することによ
り、コロナ放電をより抑制し、優れた効果が得られる
が、可変容量素子電極４１，４２の縁部が面取りしてい
ない直角切り落としの構成のものや、可変容量素子電極
４１，４２の縁部に４５度面取りを施した構成のもの
に、スぺーサ４５によって可変容量素子電極４１，４２
と誘電体４３とが接触していた面の間に空間４６を形成
し、空間４６に大気圧の空気を充填した構成を採用して
も、コロナ放電を抑制し、誘電体４３の劣化が抑えら
れ、可変容量素子４の長寿命化が図れ、ひいては整合回
路およびそれを内蔵した整合器３の長寿命化を実現する
ことができる。

【００５８】図６は、本発明の第４の実施の形態である
ガスレーザ装置を構成する可変容量素子４の断面図であ
る。可変容量素子４以外は図１と同様である。図６にお
いて、誘電体４３は、紫外線に耐力のある誘電体４７と
ともに可変容量素子電極４１，４２により挟まれて可変
容量素子を形成する。

【００５９】本実施の形態において、紫外線に耐力のあ
る誘電体４７は、誘電体４３に釉薬として塗られたガラ
ス質であり、コロナ放電のプラズマによるアルミナセラ
ミックの黒化を防止し、かつ、紫外線がアルミナセラミ
ックを変質させることを緩和する。また、紫外線に耐力
のある誘電体４７は、可変容量素子電極４１，４２縁部
の電場の強度を低下させ、コロナ放電の発生を抑制す
る。

【００６０】以上のように第４の実施の形態によれば、
紫外線耐力のある誘電体４７に、釉薬として塗られたガ
ラス質からなる誘電体を選択することができたため、コ
ロナ放電のプラズマによるアルミナセラミックの黒化を
防止することができ、かつ、紫外線がアルミナセラミッ
クを変質させることを緩和することができる。すなわ
ち、可変容量素子電極４１，４２縁部の電場の強度を低
下させ、コロナ放電の発生を抑制することができると同
時に、コロナ放電から発生される紫外線の照射強度が低
減されるため、誘電体４３の劣化が緩和され、可変容量
素子４の長寿命化を図ることができる。

【００６１】なお、第４の実施の形態では、可変容量素
子電極４１，４２の対向面の縁部を曲面とした第１の実
施の形態の構成に、第４の実施の形態の特徴である誘電
体４３が、紫外線に耐力のある誘電体４７とともに可変
容量素子電極４１，４２により挟まれて可変容量素子を
形成する構成を適用することにより、コロナ放電をより
抑制し、優れた効果が得られるが、可変容量素子電極４
１，４２の縁部が面取りしていない直角切り落としの構
成のものや、可変容量素子電極４１，４２の縁部に４５
度面取りを施した構成のものに、誘電体４３が紫外線に
耐力のある誘電体４７とともに可変容量素子電極４１，
４２により挟まれて可変容量素子を形成する構成を採用
しても、コロナ放電を抑制し、誘電体４３の劣化が抑え
られ、可変容量素子４の長寿命化が図れ、ひいては整合
回路およびそれを内蔵した整合器３の長寿命化を実現す
ることができる。

【００６２】図７は、本発明の第５の実施の形態である
ガスレーザ装置を構成する可変容量素子４の断面図であ
る。可変容量素子４以外は図１と同様である。図７にお
いて、誘電体４３は、紫外線遮断材４８とともに可変容
量素子電極４１，４２により挟まれて可変容量素子を形
成する。

【００６３】紫外線遮断材４８は、紫外線遮断フィルタ
であり、コロナ放電のプラズマから出る紫外線がアルミ
ナセラミックを変質させることを緩和する。また、紫外
線遮断材４８は、可変容量素子電極４１，４２縁部の電
場の強度を低下させコロナ放電の発生を抑制する。

【００６４】以上のように第５の実施の形態によれば、
紫外線遮断フィルタからなる紫外線遮断材４８によっ
て、誘電体４３に照射されるコロナ放電からの紫外線を
遮断でき、その結果、誘電体４３の劣化が抑えられ、可
変容量素子４の長寿命化が図れ、ひいては整合回路およ
びそれを内蔵した整合器３の長寿命化を実現することが
できる。

【００６５】なお、第５の実施の形態では、可変容量素
子電極４１，４２の対向面の縁部を曲面とした第１の実
施の形態の構成に、第５の実施の形態の特徴である誘電
体４３が、紫外線遮断材４８とともに可変容量素子電極
４１，４２により挟まれて可変容量素子を形成する構成
を適用することにより、コロナ放電をより抑制し、優れ
た効果が得られるが、可変容量素子電極４１，４２の縁
部が面取りしていない直角切り落としの構成のものや、
可変容量素子電極４１，４２の縁部に４５度面取りを施
した構成のものに、誘電体４３が紫外線遮断材４８とと
もに可変容量素子電極４１，４２により挟まれて可変容
量素子を形成する構成を採用しても、コロナ放電を抑制
し、誘電体４３の劣化が抑えられ、可変容量素子４の長
寿命化が図れ、ひいては整合回路およびそれを内蔵した
整合器３の長寿命化を実現することができる。

【００６６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、整合回路
の容量素子を構成する一対の電極の対向面の縁部を曲面
としたことにより、直角切り落としや４５度面取りを縁
部に施した電極と比較して、電極縁部での電場の集中が
緩和され、コロナ放電の発生を抑制し、その結果、容量
素子の誘電体に対するコロナ放電プラズマからの直接的
ダメージやコロナ放電によって発生する紫外線による間
接的ダメージを減少させることとなって、誘電体の劣化
が抑えられるとともに、容量素子の長寿命化が図れ、ひ
いては整合回路の長寿命化が実現できる。

【００６７】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明と同様の効果を発揮するほか、曲面の曲率半径
を１ｍｍ以上としたことにより、直角切り落としや４５
度面取りを縁部に施した電極と比較して、電場の集中が
緩和されて、コロナ放電の発生頻度が激減し、その結
果、誘電体の劣化が抑えられるとともに、容量素子の長
寿命化が図れ、ひいては整合回路の長寿命化を実現する
ことができる。

【００６８】請求項３記載の発明によれば、誘電体の厚
さｔ（ｍｍ）と高周波ピーク電力Ｐ（ｋＷ）との関係を
ｔ≧０．１Ｐとしたことにより、誘電体を貫通する電場
の強度を低下させてコロナ放電の発生を抑制することが
でき、その結果、誘電体の劣化が抑えられるとともに、
容量素子の長寿命化が図れ、ひいては整合回路の長寿命
化を実現できる。

【００６９】請求項４記載の発明によれば、容量素子を
構成する誘電体と電極との間に空間を設けたことによ
り、誘電体と電極の距離を遠ざけ、電場の強度を低下さ
せてコロナ放電を抑制できると同時に、コロナ放電から
発生される紫外線の照射強度が低減されるため、誘電体
の劣化が緩和されるとともに、容量素子の長寿命化が図
れ、整合回路の長寿命化が実現できる。

【００７０】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果を発揮するほか、空間に気体を充
填したことにより、電極と誘電体が直接接することがな
くなるため、安価な構成で、コロナ放電から発生される
紫外線による誘電体の劣化を抑制するとともに、紫外線
照射密度も下がるので、容量素子の長寿命化が図れ、整
合回路の長寿命化が安価に実現できる。

【００７１】請求項６記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果を発揮するほか、空間に紫外線耐
力のある誘電体を介在させたことにより、誘電体に誘電
率の大きい部材を選択し、その誘電体と電極との間に紫
外線に耐力のある誘電体を遠択することが可能となり、
コロナ放電から発生される紫外線による誘電体の劣化を
抑制できるとともに、容量素子の長寿命化が図れ、ひい
ては整合回路の長寿命化が実現できる。

【００７２】請求項７記載の発明によれば、請求項４記
載の発明と同様の効果を発揮するほか、空間に紫外線を
遮断する部材を介在させたことにより、誘電体に照射さ
れるコロナ放電から紫外線を遮断でき、その結果、誘電
体の劣化を抑制することができるとともに、容量素子の
長寿命化が図れ、ひいては整合回路の長寿命化が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるガスレーザ
装置の概略図。

【図２】（ａ）は、容量が最大のときにおける本発明の
第１の実施の形態であるガスレーザ装置を構成する可変
容量素子の平面図および断面図。（ｂ）は、容量が適度
のときにおける本発明の第１の実施の形態であるガスレ
ーザ装置を構成する可変容量素子の平面図および断面
図。（ｃ）は、容量が最小のときにおける本発明の第１
の実施の形態であるガスレーザ装置を構成する可変容量
素子の平面図および断面図。

【図３】本発明の第１の実施の形態における可変容量素
子電極の斜視図。

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるガスレーザ
装置の構成を示す概略図。

【図５】本発明の第３の実施の形態におけるガスレーザ
装置を構成する整合器の可変容量素子の断面図。

【図６】本発明の第４の実施の形態であるガスレーザ装
置を構成する整合器の可変容量素子の断面図。

【図７】本発明の第５の実施の形態であるガスレーザ装
置を構成する整合器の可変容量素子の断面図。

【図８】第１の従来例である交流放電励起ウエーブガイ
ドガスレーザの概略図。

【図９】第２の従来例である気体レーザ装置の概略断面
図。

【符号の説明】

１高周波電源２高周波用同軸ケーブル３整合器４可変容量素子５インダクタンス６高周波フィードスルー７，８電極９レーザ共振器ヘッドのハウジング４１，４２可変容量素子電極４３誘電体４４回転軸４５スペーサ４６空間４７紫外線耐力のある誘電体４８紫外線遮断材４１１可変容量素子電極部４１２段落ち部４１３電極縁部の曲面部４１４段落ち部縁部の曲面部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保昌彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5F071 AA05 GG02 JJ05 JJ09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波放電部で励起されたレーザガスを
発振させるガスレーザ発振器と、前記高周波放電部に高
周波電力を供給する高周波電源と、前記高周波放電部と
前記高周波電源との間に設けられ一対の電極間に誘電体
を狭持してなる容量素子を含む整合回路とを備えたガス
レーザ装置であって、前記容量素子を構成する一対の電極の対向面の縁部を曲
面としたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項２】曲面の曲率半径を１ｍｍ以上とした請求
項１記載のガスレーザ装置。
【請求項３】高周波放電部で励起されたレーザガスを
発振させるガスレーザ発振器と、前記高周波放電部に高
周波電力を供給する高周波電源と、前記高周波放電部と
前記高周波電源との間に設けられ一対の電極間に誘電体
を狭持してなる容量素子を含む整合回路とを備えたガス
レーザ装置であって、前記容量素子を構成する誘電体の厚さｔ（ｍｍ）と高周
波ピーク電力Ｐ（ｋＷ）との関係をｔ≧０．１Ｐとした
ことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項４】高周波放電部で励起されたレーザガスを
発振させるガスレーザ発振器と、前記高周波放電部に高
周波電力を供給する高周波電源と、前記高周波放電部と
前記高周波電源との間に設けられ一対の電極間に誘電体
を狭持してなる容量素子を含む整合回路とを備えたガス
レーザ装置であって、前記容量素子を構成する誘電体と電極との間に空間を設
けたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項５】空間に気体を充填した請求項４記載のガ
スレーザ装置。
【請求項６】空間に紫外線耐力のある誘電体を介在さ
せた請求項４記載のガスレーザ装置。
【請求項７】空間に紫外線を遮断する部材を介在させ
た請求項４記載のガスレーザ装置。