JP2566585B2 - 光導波路型気体レーザ装置 - Google Patents
光導波路型気体レーザ装置Info
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
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- H—ELECTRICITY
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
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- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
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- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波を利用してレーザ励起を行
う、光導波路型気体レーザ装置に関するものである。
う、光導波路型気体レーザ装置に関するものである。
第４図は例えば特開昭54−103692号公報に示された従
来の光導波路型気体レーザ装置を示す断面図、第５図は
そのＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図において、1,2は
互いに対向して設けられた１対の長い誘電体、3,4はこ
れら誘電体1,2の間に所定の間隔をあけて対向配置され
た１対の長い電極、５はこれら誘電体1,2、及び電極3,4
によって四方が規定され、中にレーザ気体が封入されて
放電によるレーザ励起が行われる放電空間、６はそれら
が装着される熱伝導性の高い材料で形成されたブロッ
ク、７は前記放電空間５の一方の端部に配置された全反
射ミラー、８は前記放電空間５の他方の端部に、前記全
反射ミラー７と対向するように配置された部分透過ミラ
ーであり、９は前記電極3,4に高周波電界を印加するた
めの高周波電圧源である。ここで、前記放電空間５は発
生したレーザ光をガイドするのに適したディメンジョン
を有して、光導波路としても作用する。
来の光導波路型気体レーザ装置を示す断面図、第５図は
そのＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図において、1,2は
互いに対向して設けられた１対の長い誘電体、3,4はこ
れら誘電体1,2の間に所定の間隔をあけて対向配置され
た１対の長い電極、５はこれら誘電体1,2、及び電極3,4
によって四方が規定され、中にレーザ気体が封入されて
放電によるレーザ励起が行われる放電空間、６はそれら
が装着される熱伝導性の高い材料で形成されたブロッ
ク、７は前記放電空間５の一方の端部に配置された全反
射ミラー、８は前記放電空間５の他方の端部に、前記全
反射ミラー７と対向するように配置された部分透過ミラ
ーであり、９は前記電極3,4に高周波電界を印加するた
めの高周波電圧源である。ここで、前記放電空間５は発
生したレーザ光をガイドするのに適したディメンジョン
を有して、光導波路としても作用する。
次に動作について説明する。放電空間５中にはレーザ
気体が導入され、電極３と４との間には高周波電圧源９
より高周波電圧が供給される。これによって、放電空間
５中のレーザ気体には強い高周波電界が印加され、レー
ザ気体はこの高周波電界によって放電破壊を起こし、プ
ラズマが発生してレーザ励起される。ここで、発生した
レーザ光は放電空間５を光導波路として、その両端に配
置された全反射ミラー７と部分透過ミラー８との間で反
射されてレーザ発振が行われ、一部が部分透過ミラー８
より外部に取り出される。
気体が導入され、電極３と４との間には高周波電圧源９
より高周波電圧が供給される。これによって、放電空間
５中のレーザ気体には強い高周波電界が印加され、レー
ザ気体はこの高周波電界によって放電破壊を起こし、プ
ラズマが発生してレーザ励起される。ここで、発生した
レーザ光は放電空間５を光導波路として、その両端に配
置された全反射ミラー７と部分透過ミラー８との間で反
射されてレーザ発振が行われ、一部が部分透過ミラー８
より外部に取り出される。
従来の光導波路型気体レーザ装置は以上のように構成
されているので、電極３と４との間に印加する高周波電
圧の周波数をある程度以上高くすることが困難であり、
また、高周波電圧の周波数を上げてゆくと、放電空間５
内の放電が両側に配置された誘電体1,2の表面部分に集
中して、均一なプラズマが得られず、放電空間５全体を
レーザ励起に適した状態とすることが困難になるなどの
問題点があった。
されているので、電極３と４との間に印加する高周波電
圧の周波数をある程度以上高くすることが困難であり、
また、高周波電圧の周波数を上げてゆくと、放電空間５
内の放電が両側に配置された誘電体1,2の表面部分に集
中して、均一なプラズマが得られず、放電空間５全体を
レーザ励起に適した状態とすることが困難になるなどの
問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、マイクロ波によるレーザ励起が可能で、放
電空間内に発生するマイクロ波放電プラズマが空間的に
一様になる光導波路型気体レーザ装置を得ることを目的
とする。
れたもので、マイクロ波によるレーザ励起が可能で、放
電空間内に発生するマイクロ波放電プラズマが空間的に
一様になる光導波路型気体レーザ装置を得ることを目的
とする。
この発明に係る光導波路型気体レーザ装置は、光導波
路となる空間を、マイクロ波回路の一部を形成する導電
体壁と、この導電体壁に対向配置された誘電体によって
形成し、その空間内にレーザ気体を封入するとともに、
前記誘電体をマイクロ波入射窓としてマイクロ波を入射
して、誘電体とレーザ気体中に発生したプラズマとの境
界に垂直な電界成分を有するマイクロ波モードを形成す
るものである。
路となる空間を、マイクロ波回路の一部を形成する導電
体壁と、この導電体壁に対向配置された誘電体によって
形成し、その空間内にレーザ気体を封入するとともに、
前記誘電体をマイクロ波入射窓としてマイクロ波を入射
して、誘電体とレーザ気体中に発生したプラズマとの境
界に垂直な電界成分を有するマイクロ波モードを形成す
るものである。
この発明における光導波路型気体レーザ装置は、２電
極間に高周波電圧を印加するのではなく、誘電体をマイ
クロ波入射窓としてマイクロ波を入射することで、マイ
クロ波によるレーザ励起を可能とし、さらにマイクロ波
が入射される誘電体に対向してプラズマよりも導電率の
高い導電体壁が存在するため、入射マイクロ波の終端電
流はこの導電体壁を流れてプラズマ中には誘電体と導電
体壁の間を貫通する電流が流れ、レーザ気体中に空間的
に一様なプラズマが発生する。
極間に高周波電圧を印加するのではなく、誘電体をマイ
クロ波入射窓としてマイクロ波を入射することで、マイ
クロ波によるレーザ励起を可能とし、さらにマイクロ波
が入射される誘電体に対向してプラズマよりも導電率の
高い導電体壁が存在するため、入射マイクロ波の終端電
流はこの導電体壁を流れてプラズマ中には誘電体と導電
体壁の間を貫通する電流が流れ、レーザ気体中に空間的
に一様なプラズマが発生する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例による光導波路型気体レーザ
装置を示す断面図、第２図はそのＢ−Ｂ線に沿う断面図
である。図において、10はマイクロ波放電によってレー
ザ気体にプラズマを発生させ、レーザ励起を行うための
マイクロ波回路の一種である、リッジ導波管型のマイク
ロ波空胴構造をもつレーザヘッド部、11はマイクロ波発
振器としてのマグネトロン、12はマグネトロン11の出力
するマイクロ波をレーザヘッド部10へ導く導波管、13は
この導波管12の幅を拡げるホーン導波管、14はこのホー
ン導波管13を前記レーザヘッド部10へ結合するマイクロ
波結合窓、15は前記レーザヘッド部10におけるマイクロ
波結合窓14に続く空胴壁、16及び17はこの空胴壁15の中
央部に設けられたリッジ、18は一方のリッジ16に形成さ
れた溝、19はマイクロ波回路の一部を構成する導電体壁
であり、この実施例では前記溝18の底壁が使用されてい
る。20はこの導電体壁19に対向して設けられてマイクロ
波の入射窓として作用する、例えばアルミナ等による誘
電体、21はこの誘電体20が前記溝18を覆うことによっ
て、前記導電体壁19と誘電体20との間に形成され、炭酸
ガスレーザ気体等のレーザ気体が封入される放電空間、
22はマイクロ波回路の一部を構成する導電体壁19を有す
るリッジ16及びそれに対向するリッジ17に形成された冷
却水路である。また、7,8は前記放電空間21の両端部
に、互いに対向するように配置された全反射ミラー及び
部分透過ミラーであり、この放電空間21は、発生したレ
ーザ光をガイドするのに適したディメンジョンを有して
光導波路としても作用する。
１図はこの発明の一実施例による光導波路型気体レーザ
装置を示す断面図、第２図はそのＢ−Ｂ線に沿う断面図
である。図において、10はマイクロ波放電によってレー
ザ気体にプラズマを発生させ、レーザ励起を行うための
マイクロ波回路の一種である、リッジ導波管型のマイク
ロ波空胴構造をもつレーザヘッド部、11はマイクロ波発
振器としてのマグネトロン、12はマグネトロン11の出力
するマイクロ波をレーザヘッド部10へ導く導波管、13は
この導波管12の幅を拡げるホーン導波管、14はこのホー
ン導波管13を前記レーザヘッド部10へ結合するマイクロ
波結合窓、15は前記レーザヘッド部10におけるマイクロ
波結合窓14に続く空胴壁、16及び17はこの空胴壁15の中
央部に設けられたリッジ、18は一方のリッジ16に形成さ
れた溝、19はマイクロ波回路の一部を構成する導電体壁
であり、この実施例では前記溝18の底壁が使用されてい
る。20はこの導電体壁19に対向して設けられてマイクロ
波の入射窓として作用する、例えばアルミナ等による誘
電体、21はこの誘電体20が前記溝18を覆うことによっ
て、前記導電体壁19と誘電体20との間に形成され、炭酸
ガスレーザ気体等のレーザ気体が封入される放電空間、
22はマイクロ波回路の一部を構成する導電体壁19を有す
るリッジ16及びそれに対向するリッジ17に形成された冷
却水路である。また、7,8は前記放電空間21の両端部
に、互いに対向するように配置された全反射ミラー及び
部分透過ミラーであり、この放電空間21は、発生したレ
ーザ光をガイドするのに適したディメンジョンを有して
光導波路としても作用する。
次に動作について説明する。マグネトロン11で発生し
たマイクロ波は、導波管12を伝搬してホーン導波管13で
拡げられ、マイクロ波結合窓14でインピーダンスを整合
させることにより、効率よくレーザヘッド部10に結合さ
れる。このレーザヘッド部10は図示の如くリッジ空胴状
になっており、マイクロ波はそのリッジ16,17付近に集
中して非常に強いマイクロ波電磁界を発生させる。この
強いマイクロ波電磁界により放電空間21に封入された炭
酸ガスレーザ気体等のレーザ気体が放電破壊し、プラズ
マが発生してレーザ媒質が励起される。ここで、冷却水
路22に冷却水を流して放電プラズマを冷却するととも
に、レーザ気体の圧力等の放電条件を適切に選択するこ
とによって、レーザ発振条件が得られ、第２図に示す光
導波路としての放電空間21を間に、全反射ミラー７とそ
れに対向した部分透過ミラー８との間でレーザ共振器を
形成することにより、レーザ発振光が得られる。
たマイクロ波は、導波管12を伝搬してホーン導波管13で
拡げられ、マイクロ波結合窓14でインピーダンスを整合
させることにより、効率よくレーザヘッド部10に結合さ
れる。このレーザヘッド部10は図示の如くリッジ空胴状
になっており、マイクロ波はそのリッジ16,17付近に集
中して非常に強いマイクロ波電磁界を発生させる。この
強いマイクロ波電磁界により放電空間21に封入された炭
酸ガスレーザ気体等のレーザ気体が放電破壊し、プラズ
マが発生してレーザ媒質が励起される。ここで、冷却水
路22に冷却水を流して放電プラズマを冷却するととも
に、レーザ気体の圧力等の放電条件を適切に選択するこ
とによって、レーザ発振条件が得られ、第２図に示す光
導波路としての放電空間21を間に、全反射ミラー７とそ
れに対向した部分透過ミラー８との間でレーザ共振器を
形成することにより、レーザ発振光が得られる。
この時、マイクロ波回路の一部を構成している導電体
壁19と、この導電体壁19に対向して配置され、マイクロ
波の入射窓となる誘電体20との間に形成される放電空間
21において、マイクロ波放電が行われ、マイクロ波の入
射はプラズマの一方の面からのみ行われることになるた
め、図示のレーザヘッド部10のリッジ空胴では、マイク
ロ波回路が前記誘電体25のプラズマとの境界に垂直な電
界成分を有するマイクロ波モードを形成し、この誘電体
25に対向している導電体壁19に対しても垂直な電界成分
を有することとなってプラズマを貫く電界ができる。そ
のため、導電性を有するプラズマが発生しても、そのプ
ラズマより数桁導電率の高い導電体壁19がマイクロ波入
射窓としての誘電体20に対向して配置されているので、
入射マイクロ波の終端電流はこの導電体壁19を流れ、導
電体壁19近傍の電界は強制的にこの導電体壁19の表面に
対して垂直にされ、発生した前記プラズマを貫通する電
界が維持される。従って、マイクロ波がプラズマ中に浸
透してプラズマを貫く電流が流れ、この電流の連続性か
ら空間的に一様な放電プラズマが発生する。このよう
に、空間的に均一な放電が得られるので、放電全体をレ
ーザの励起に適当な状態にすることが容易となる。
壁19と、この導電体壁19に対向して配置され、マイクロ
波の入射窓となる誘電体20との間に形成される放電空間
21において、マイクロ波放電が行われ、マイクロ波の入
射はプラズマの一方の面からのみ行われることになるた
め、図示のレーザヘッド部10のリッジ空胴では、マイク
ロ波回路が前記誘電体25のプラズマとの境界に垂直な電
界成分を有するマイクロ波モードを形成し、この誘電体
25に対向している導電体壁19に対しても垂直な電界成分
を有することとなってプラズマを貫く電界ができる。そ
のため、導電性を有するプラズマが発生しても、そのプ
ラズマより数桁導電率の高い導電体壁19がマイクロ波入
射窓としての誘電体20に対向して配置されているので、
入射マイクロ波の終端電流はこの導電体壁19を流れ、導
電体壁19近傍の電界は強制的にこの導電体壁19の表面に
対して垂直にされ、発生した前記プラズマを貫通する電
界が維持される。従って、マイクロ波がプラズマ中に浸
透してプラズマを貫く電流が流れ、この電流の連続性か
ら空間的に一様な放電プラズマが発生する。このよう
に、空間的に均一な放電が得られるので、放電全体をレ
ーザの励起に適当な状態にすることが容易となる。
また、マイクロ波回路の一部を構成する導電体壁19を
有するリッジ16、及びそれに対向するリッジ17のそれぞ
れに設けた冷却水路22に冷却水を流して、放電空間21内
のレーザ気体と直接接触している導電体壁19と誘電体20
を冷却することによってレーザ気体を効率よく冷却し、
炭酸ガスレーザ気体を用いた場合に特に問題となるレー
ザ気体の温度上昇によるレーザ出力の飽和を防止し、高
効率で大出力の光導波路型気体レーザ装置を得ることを
可能にしている。
有するリッジ16、及びそれに対向するリッジ17のそれぞ
れに設けた冷却水路22に冷却水を流して、放電空間21内
のレーザ気体と直接接触している導電体壁19と誘電体20
を冷却することによってレーザ気体を効率よく冷却し、
炭酸ガスレーザ気体を用いた場合に特に問題となるレー
ザ気体の温度上昇によるレーザ出力の飽和を防止し、高
効率で大出力の光導波路型気体レーザ装置を得ることを
可能にしている。
なお、上記実施例では一方のリッジに溝を設けて放電
空間を形成したものを示したが、溝が設けられた誘電体
をリッジの平らな上面に載置して放電空間を形成しても
よい。第３図はそのような実施例を示す部分断面図であ
る。図において、16,17はリッジ、19はリッジ16の上面
による導電体壁、20は下面に溝が設けられてリッジ16上
に載置された誘電体、21はこの誘電体20の溝とリッジ16
上面の導電体壁19とで形成される放電空間であり、この
放電空間21も発生したレーザ光をガイドするのに適した
ディメンジョンを有して光導波路としても作用する。
空間を形成したものを示したが、溝が設けられた誘電体
をリッジの平らな上面に載置して放電空間を形成しても
よい。第３図はそのような実施例を示す部分断面図であ
る。図において、16,17はリッジ、19はリッジ16の上面
による導電体壁、20は下面に溝が設けられてリッジ16上
に載置された誘電体、21はこの誘電体20の溝とリッジ16
上面の導電体壁19とで形成される放電空間であり、この
放電空間21も発生したレーザ光をガイドするのに適した
ディメンジョンを有して光導波路としても作用する。
以上のように、この発明によれば光導波路となる空間
を、マイクロ波回路の一部を形成する導電体壁とそれに
対向する誘電体によって形成し、その空間内にレーザ気
体を封入し、前記誘電体をマイクロ波入射窓としてマイ
クロ波を入射するように構成したので、マイクロ波によ
るレーザ励起が可能となり、さらにマイクロ波が入射さ
れる誘電体に対向してプラズマよりも導電率の高い導電
体壁が存在するため、入射マイクロ波の終端電流はこの
導電体壁を流れてプラズマ中には誘電体と導電体壁の間
を貫通する電流が流れ、レーザ気体中に空間的に一様な
プラズマを安定に維持することができる効果がある。
を、マイクロ波回路の一部を形成する導電体壁とそれに
対向する誘電体によって形成し、その空間内にレーザ気
体を封入し、前記誘電体をマイクロ波入射窓としてマイ
クロ波を入射するように構成したので、マイクロ波によ
るレーザ励起が可能となり、さらにマイクロ波が入射さ
れる誘電体に対向してプラズマよりも導電率の高い導電
体壁が存在するため、入射マイクロ波の終端電流はこの
導電体壁を流れてプラズマ中には誘電体と導電体壁の間
を貫通する電流が流れ、レーザ気体中に空間的に一様な
プラズマを安定に維持することができる効果がある。
さらに、光導波路型の気体レーザ装置であるので、低
損失，高利得なので、高効率で大出力のレーザ装置が得
られる効果がある。
損失，高利得なので、高効率で大出力のレーザ装置が得
られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による光導波路型気体レー
ザ装置を示す断面図、第２図はそのＢ−Ｂ線断面図、第
３図はこの発明の他の実施例を示す部分断面図、第４図
は従来の光導波路型気体レーザ装置を示す断面図、第５
図はそのＡ−Ａ線断面図である。 10はマイクロ波回路（レーザヘッド部）、19は導電体
壁、20は誘電体、21は空間（放電空間）。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
ザ装置を示す断面図、第２図はそのＢ−Ｂ線断面図、第
３図はこの発明の他の実施例を示す部分断面図、第４図
は従来の光導波路型気体レーザ装置を示す断面図、第５
図はそのＡ−Ａ線断面図である。 10はマイクロ波回路（レーザヘッド部）、19は導電体
壁、20は誘電体、21は空間（放電空間）。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳 正 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 植田 至宏 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−104084（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】発生するレーザ光をガイドする光導波路と
して作用する空間にレーザ気体を封入し、放電によって
前記レーザ気体にプラズマを発生させてレーザ励起を行
う光導波路型気体レーザ装置において、前記マイクロ波
回路を構成する第１リッジ及び第２リッジと、この第２
リッジの一部を構成する導電体壁と、この導電体壁に対
向して設けられマイクロ波の入射窓となる誘電体とを備
え、前記誘電体の前記導電体壁から遠い方の面に、前記
マイクロ波回路の前記第１リッジを設けるとともに前記
導電体壁と前記誘電体との間に形成される空間を前記光
導波路として作用させ、且つその空間に前記レーザ気体
を封入し、前記マイクロ波回路によって前記誘電体と前
記レーザ気体中に発生したプラズマとの境界に垂直な電
界成分を有するマイクロ波モードを形成させることを特
徴とする光導波路型気体レーザ装置。 - 【請求項２】前記レーザ気体が炭酸ガスレーザ気体であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波
路型気体レーザ装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62225211A JP2566585B2 (ja) | 1987-09-10 | 1987-09-10 | 光導波路型気体レーザ装置 |
| DE3856348T DE3856348T2 (de) | 1987-01-26 | 1988-01-23 | Laser Plasmavorrichtung |
| DE3855896T DE3855896T2 (de) | 1987-01-26 | 1988-01-23 | Plasmavorrichtung |
| EP95108095A EP0674471B1 (en) | 1987-01-26 | 1988-01-23 | Laser Plasma apparatus |
| EP88101007A EP0280044B1 (en) | 1987-01-26 | 1988-01-23 | Plasma apparatus |
| KR1019880000551A KR910002239B1 (ko) | 1987-01-26 | 1988-01-25 | 레이저 장치 |
| US07/147,726 US4890294A (en) | 1987-01-26 | 1988-01-25 | Plasma apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62225211A JP2566585B2 (ja) | 1987-09-10 | 1987-09-10 | 光導波路型気体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6469070A JPS6469070A (en) | 1989-03-15 |
| JP2566585B2 true JP2566585B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=16825726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62225211A Expired - Lifetime JP2566585B2 (ja) | 1987-01-26 | 1987-09-10 | 光導波路型気体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2566585B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152084A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Hitachi Ltd | 導波路レ−ザ |
| JPS6218071A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-27 | Nec Corp | 半導体素子の製造方法 |
| JPS6249683A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | ガスレ−ザ装置 |
| JPH0716036B2 (ja) * | 1985-10-30 | 1995-02-22 | 三菱電機株式会社 | ガスレ−ザ発振器 |
-
1987
- 1987-09-10 JP JP62225211A patent/JP2566585B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6469070A (en) | 1989-03-15 |
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