JP2636478B2 - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
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- JP2636478B2 JP2636478B2 JP20016490A JP20016490A JP2636478B2 JP 2636478 B2 JP2636478 B2 JP 2636478B2 JP 20016490 A JP20016490 A JP 20016490A JP 20016490 A JP20016490 A JP 20016490A JP 2636478 B2 JP2636478 B2 JP 2636478B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はレーザ装置、特にガスレーザ装置に関する
ものである。
ものである。
［従来の技術］ 第３図は例えば特開昭63−228685号公報に示された従
来のエキシマレーザ装置を示す断面構成図であり、図に
おいて（１）はレーザガスを封入するレーザ筐体、
（２）は第１の主電極、（３）は複数個の開孔を有する
第２の主電極（開孔電極）、（４）は第２の主電極
（３）の背面で、第１の主電極（２）との対向面の反対
側の面に配設された誘電体、（５）は誘電体（４）を介
在させて第２の主電極（３）と対向して配設された補助
電極、（６）は主放電を起こすエネルギを供給するピー
キングコンデンサー、（７）はピーキングコンデンサー
（６）をパルス充電する主放電用パルス充電回路、
（８）は主放電によってレーザが励起される放電励起
部、（９）は主放電に先だって主放電を均一に起こすた
めの種電子を供給する予備電離放電、（10）はレーザ発
振光軸である。
来のエキシマレーザ装置を示す断面構成図であり、図に
おいて（１）はレーザガスを封入するレーザ筐体、
（２）は第１の主電極、（３）は複数個の開孔を有する
第２の主電極（開孔電極）、（４）は第２の主電極
（３）の背面で、第１の主電極（２）との対向面の反対
側の面に配設された誘電体、（５）は誘電体（４）を介
在させて第２の主電極（３）と対向して配設された補助
電極、（６）は主放電を起こすエネルギを供給するピー
キングコンデンサー、（７）はピーキングコンデンサー
（６）をパルス充電する主放電用パルス充電回路、
（８）は主放電によってレーザが励起される放電励起
部、（９）は主放電に先だって主放電を均一に起こすた
めの種電子を供給する予備電離放電、（10）はレーザ発
振光軸である。
第４図は上記第１の主電極（２）、第２の主電極
（３）、誘電体（４）、及び補助電極（５）を光軸及び
放電方向に直交する面から見た第３図の放電部分の断面
構成図であり、（11）は絶縁破壊放電である。
（３）、誘電体（４）、及び補助電極（５）を光軸及び
放電方向に直交する面から見た第３図の放電部分の断面
構成図であり、（11）は絶縁破壊放電である。
次に動作について説明する。第３図において、レーザ
筐体（１）の中にはレーザガスが封入されており、パル
ス充電回路（７）がピーキングコンデンサー（６）をパ
ルス充電すると、その際、ピーキングコンデンサー
（６）に印加された充電電圧が、誘電体（４）を介して
第２の主電極（３）と補助電極（５）の間に印加され、
第２の主電極（３）が有する複数の開孔部において予備
電離放電（９）が発生する。この予備電離放電（９）は
誘電体（４）を介したパルス放電であるため、誘電体の
バラスト効果により、均一に行われ、第２の主電極
（３）の近傍に均一に種電子が供給される。同時に、予
備電離放電（９）から発生する紫外光により、放電励起
部（８）全域に亘り、レーザガスが弱電離状態となる。
ピーキングコンデンサー（６）の充電により、第１の主
電極（２）と第２の主電極（３）との間の電圧がその放
電開始電圧に達すると、ピーキングコンデンサー（６）
に蓄えられた電荷は一気に第１の主電極（２）、第２の
主電極（３）間の流れ、放電励起部（８）にパルス放電
が形成される。これは予め放電励起部（８）が予備電離
状態（９）により均一に弱電離状態とされているため、
均一な放電となる。この放電でレーザガス中のレーザ媒
質が励起され、誘導放出によって、光軸（10）の方向に
レーザビームが出射する。
筐体（１）の中にはレーザガスが封入されており、パル
ス充電回路（７）がピーキングコンデンサー（６）をパ
ルス充電すると、その際、ピーキングコンデンサー
（６）に印加された充電電圧が、誘電体（４）を介して
第２の主電極（３）と補助電極（５）の間に印加され、
第２の主電極（３）が有する複数の開孔部において予備
電離放電（９）が発生する。この予備電離放電（９）は
誘電体（４）を介したパルス放電であるため、誘電体の
バラスト効果により、均一に行われ、第２の主電極
（３）の近傍に均一に種電子が供給される。同時に、予
備電離放電（９）から発生する紫外光により、放電励起
部（８）全域に亘り、レーザガスが弱電離状態となる。
ピーキングコンデンサー（６）の充電により、第１の主
電極（２）と第２の主電極（３）との間の電圧がその放
電開始電圧に達すると、ピーキングコンデンサー（６）
に蓄えられた電荷は一気に第１の主電極（２）、第２の
主電極（３）間の流れ、放電励起部（８）にパルス放電
が形成される。これは予め放電励起部（８）が予備電離
状態（９）により均一に弱電離状態とされているため、
均一な放電となる。この放電でレーザガス中のレーザ媒
質が励起され、誘導放出によって、光軸（10）の方向に
レーザビームが出射する。
しかし、誘電体（４）を介した放電を予備電離源とす
る上記の方法は、以下のような問題点がある。
る上記の方法は、以下のような問題点がある。
上記説明にあるように予備電離放電（９）を起こすた
めに、誘電体（４）を介して第２の主電極（３）と補助
電極（５）の間にパルス電圧が印加される。この際、第
４図に示すように誘電体（４）の光軸方向の長さを、第
２の主電極（３）や補助電極（５）よりも十分長くして
おかないと、絶縁破壊放電（11）が起こってしまい、予
備放電のためのエネルギが全てここで消費されれため、
目的とする予備電離放電が起こらない。その結果、放電
励起部（８）において均一な主放電が得られず、レーザ
発振が得られなくなる。
めに、誘電体（４）を介して第２の主電極（３）と補助
電極（５）の間にパルス電圧が印加される。この際、第
４図に示すように誘電体（４）の光軸方向の長さを、第
２の主電極（３）や補助電極（５）よりも十分長くして
おかないと、絶縁破壊放電（11）が起こってしまい、予
備放電のためのエネルギが全てここで消費されれため、
目的とする予備電離放電が起こらない。その結果、放電
励起部（８）において均一な主放電が得られず、レーザ
発振が得られなくなる。
ところが、誘電体はバインダーを含んだ形で予め成形
され、高温炉で焼結する方法で製作されるが、面精度を
高くして長尺のものを作ることが難しい。一方また、第
４図の構造において、誘電体の面精度が高くないと、第
２の主電極（３），誘電体（４），補助電極（５）は精
度良く平行配置されないので、予備電離放電の起こり易
い場所、起こり難い場所ができるため、主放電自身にも
ムラが生じ、レーザ発振の効率が著しく低下してしま
う。
され、高温炉で焼結する方法で製作されるが、面精度を
高くして長尺のものを作ることが難しい。一方また、第
４図の構造において、誘電体の面精度が高くないと、第
２の主電極（３），誘電体（４），補助電極（５）は精
度良く平行配置されないので、予備電離放電の起こり易
い場所、起こり難い場所ができるため、主放電自身にも
ムラが生じ、レーザ発振の効率が著しく低下してしま
う。
これらのことから、レーザ出力を増すために電極を長
くする際には、短いが面精度の高い（光軸方向の直線性
の良い）誘電体を第５図の放電部分を示す断面構成図に
示すような配置で継ぎ足す方法が考えられる。しかし、
この際には、絶縁破壊放電（11）を防ぐために電極中央
部において非放電空間（12）を形成せざるをえない。従
って、有効な放電長に対して電極長が著しく長くなり装
置が大型化したり、非放電空間（12）にあるガスがレー
ザ光を吸収してレーザ出力が低下するなどの問題点があ
った。
くする際には、短いが面精度の高い（光軸方向の直線性
の良い）誘電体を第５図の放電部分を示す断面構成図に
示すような配置で継ぎ足す方法が考えられる。しかし、
この際には、絶縁破壊放電（11）を防ぐために電極中央
部において非放電空間（12）を形成せざるをえない。従
って、有効な放電長に対して電極長が著しく長くなり装
置が大型化したり、非放電空間（12）にあるガスがレー
ザ光を吸収してレーザ出力が低下するなどの問題点があ
った。
特に、TiO2、SrTiO3、BaTiO3などの高誘電率誘電体
は、予備電離放電に対して優れた誘電体であるにもかか
わらず、著しく短いものしか製造できないのが現状であ
るため、第５図の構造にしようとすると、放電部（８）
の長さが殆ど設けられないような状態になり、実質上、
第５図のような構造は不可能であった。
は、予備電離放電に対して優れた誘電体であるにもかか
わらず、著しく短いものしか製造できないのが現状であ
るため、第５図の構造にしようとすると、放電部（８）
の長さが殆ど設けられないような状態になり、実質上、
第５図のような構造は不可能であった。
［発明が解決しようとする課題］ 従来のレーザ装置は以上のように構成されているの
で、有効放電長を長くすることが困難であったり、誘電
体の誘電率を増して放電の安定化を図ろうとすると、誘
電体の長尺物ができないという長さ制限から有効放電長
が短くしかとれないため、レーザ出力の向上が達成でき
ないという問題点があった。
で、有効放電長を長くすることが困難であったり、誘電
体の誘電率を増して放電の安定化を図ろうとすると、誘
電体の長尺物ができないという長さ制限から有効放電長
が短くしかとれないため、レーザ出力の向上が達成でき
ないという問題点があった。
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、誘電体の誘電率を増して放電を安定化する
とともに有効放電長を長く取り、レーザ出力の大きなレ
ーザ装置を得ることを目的とする。
れたもので、誘電体の誘電率を増して放電を安定化する
とともに有効放電長を長く取り、レーザ出力の大きなレ
ーザ装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明のレーザ装置は、一方が開孔電極の励起放電
を形成する一対の主電極、及び開孔電極面に誘電体を挟
んで配設される補助電極を備えるもので、上記誘電体を
底面を有する二つの筒状誘電体の底面同士を突き合わせ
て形成したものである。
を形成する一対の主電極、及び開孔電極面に誘電体を挟
んで配設される補助電極を備えるもので、上記誘電体を
底面を有する二つの筒状誘電体の底面同士を突き合わせ
て形成したものである。
［作用］ この発明における誘電体は底面を有する筒状誘電体を
用い、その底面同士を突き合わせて形成したので、継ぎ
足し（突き合わせ）部分における開孔電極から補助電極
への回り込み絶縁破壊を防ぐことができ、かつ有効放電
長を長くとることが可能となる。而して、励起放電の安
定化、レーザ出力の大出力化が達成される。特に短いも
のしか形成できない高誘電率誘電体に適用することによ
り、より優れた効果を現わす。
用い、その底面同士を突き合わせて形成したので、継ぎ
足し（突き合わせ）部分における開孔電極から補助電極
への回り込み絶縁破壊を防ぐことができ、かつ有効放電
長を長くとることが可能となる。而して、励起放電の安
定化、レーザ出力の大出力化が達成される。特に短いも
のしか形成できない高誘電率誘電体に適用することによ
り、より優れた効果を現わす。
［実施例］ 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のレーザ装置の放電部を光軸
に直交する方向から見た断面構成図である。図におい
て、（２）は他方の主電極、（３）は一方の主電極であ
る開孔電極、（13）及び（13′）は底面を有する高誘電
率筒状誘電体で、この筒状誘電体（13）（13′）それぞ
れの底面同士を突き合わせて誘電体（４）を構成してお
り、（14）及び（14′）は補助電極である。
１図はこの発明の一実施例のレーザ装置の放電部を光軸
に直交する方向から見た断面構成図である。図におい
て、（２）は他方の主電極、（３）は一方の主電極であ
る開孔電極、（13）及び（13′）は底面を有する高誘電
率筒状誘電体で、この筒状誘電体（13）（13′）それぞ
れの底面同士を突き合わせて誘電体（４）を構成してお
り、（14）及び（14′）は補助電極である。
このような筒状誘電体（13），（13′）それぞれの底
面同士を突き合わせた構造をとることにより、誘電体
（13）（13′）同士の突き合わせ面における開孔電極
（３）と補助電極（14），（14′）との絶縁は完全なも
のとなり、開孔電極（３）から補助電極（14）（14′）
へ回り込み絶縁破壊を防ぐことができる。而して、開孔
電極（３）を二分することなく、一枚の長い開孔電極を
用いることができる。この実施例では、一つ30cmのTiO2
（比誘電率90）の筒状誘電体を二つ用い、それぞれの底
面同士を突き合わせて60cm長さの誘電体を形成した。開
孔電極の長さは40cmであり、有効放電長は35cmであっ
た。この実施例についてギャップ長12mmの条件下で放電
入力とレーザ出力との関係を調べた。その結果を第２図
の特性図に示す。なお、比較のため、従来の長さ60cm、
単一のアルミナ誘電体（比誘電率９）について同様に調
べた結果をともに記す。縦軸に単パルスレーザ出力（m
J）、横軸に放電入力（J/パルス）をとり、特性曲線
（イ）が従来のアルミナ誘電体の特性、（ア）がこの実
施例のTiO2の特性を示している。これより明らかなよう
に、誘電体の高誘電率化により放電が安定化され、かつ
長尺化が困難で短いものしかできない高誘電率誘電体を
有効に連結し、十分な有効放電長を形成することができ
たため、同じ投入電力で比較すると、出力が約1.5倍も
向上している。
面同士を突き合わせた構造をとることにより、誘電体
（13）（13′）同士の突き合わせ面における開孔電極
（３）と補助電極（14），（14′）との絶縁は完全なも
のとなり、開孔電極（３）から補助電極（14）（14′）
へ回り込み絶縁破壊を防ぐことができる。而して、開孔
電極（３）を二分することなく、一枚の長い開孔電極を
用いることができる。この実施例では、一つ30cmのTiO2
（比誘電率90）の筒状誘電体を二つ用い、それぞれの底
面同士を突き合わせて60cm長さの誘電体を形成した。開
孔電極の長さは40cmであり、有効放電長は35cmであっ
た。この実施例についてギャップ長12mmの条件下で放電
入力とレーザ出力との関係を調べた。その結果を第２図
の特性図に示す。なお、比較のため、従来の長さ60cm、
単一のアルミナ誘電体（比誘電率９）について同様に調
べた結果をともに記す。縦軸に単パルスレーザ出力（m
J）、横軸に放電入力（J/パルス）をとり、特性曲線
（イ）が従来のアルミナ誘電体の特性、（ア）がこの実
施例のTiO2の特性を示している。これより明らかなよう
に、誘電体の高誘電率化により放電が安定化され、かつ
長尺化が困難で短いものしかできない高誘電率誘電体を
有効に連結し、十分な有効放電長を形成することができ
たため、同じ投入電力で比較すると、出力が約1.5倍も
向上している。
なお、上記実施例ではTiO2（比誘電率90）を用いた場
合について述べたが、さらに誘電率の高い材料を用いれ
ば、さらに放電の安定化、レーザ出力の向上が実現でき
る。例えば、SrTiO3、BaTiO3などが挙げられる。
合について述べたが、さらに誘電率の高い材料を用いれ
ば、さらに放電の安定化、レーザ出力の向上が実現でき
る。例えば、SrTiO3、BaTiO3などが挙げられる。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、一方が開孔電極の
励起放電を形成する一対の主電極、及び開孔主電極面に
誘電体を挟んで配設される補助電極を備えるレーザ装置
において、上記誘電体を底面を有する筒状誘電体の底面
同士を突き合わせて形成したので、開孔電極から補助電
極への回り込み絶縁破壊を防ぎ、有効放電長を長くとれ
るので、励起放電の安定化、レーザ出力の大出力化が達
成できる効果がある。特に短いものしか形成できない高
誘電率誘電体に適用することにより、レーザ出力の著し
い向上が実現される。
励起放電を形成する一対の主電極、及び開孔主電極面に
誘電体を挟んで配設される補助電極を備えるレーザ装置
において、上記誘電体を底面を有する筒状誘電体の底面
同士を突き合わせて形成したので、開孔電極から補助電
極への回り込み絶縁破壊を防ぎ、有効放電長を長くとれ
るので、励起放電の安定化、レーザ出力の大出力化が達
成できる効果がある。特に短いものしか形成できない高
誘電率誘電体に適用することにより、レーザ出力の著し
い向上が実現される。
第１図はこの発明の一実施例のレーザ装置の放電部分を
示す断面構成図、第２図はこの発明の実施例の放電出力
とレーザ出力との関係を従来の比較例とともに示す特性
図、第３図は従来のエキシマレーザ装置の断面構成図、
第４図は第３図の放電部分を光軸と放電方向とに直交す
る方向から見た断面構成図、第５図は他の従来装置の放
電部を示す断面構成図である。 図において、（２）は主電極、（３）は開孔電極、
（４）は底面を有する筒状誘電体（13），（13′）から
なる誘電体、（14）及び（14′）は補助電極である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
示す断面構成図、第２図はこの発明の実施例の放電出力
とレーザ出力との関係を従来の比較例とともに示す特性
図、第３図は従来のエキシマレーザ装置の断面構成図、
第４図は第３図の放電部分を光軸と放電方向とに直交す
る方向から見た断面構成図、第５図は他の従来装置の放
電部を示す断面構成図である。 図において、（２）は主電極、（３）は開孔電極、
（４）は底面を有する筒状誘電体（13），（13′）から
なる誘電体、（14）及び（14′）は補助電極である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 井上 満夫 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社中央研究所内 (72)発明者 佐藤 行雄 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】一方が複数の開孔を有する電極であり、励
起放電を形成する一対の主電極、及び他方の主電極との
対向面と反対側の上記一方の開孔電極面に配設される誘
電体、及びこの誘電体を挟むように上記開孔電極と対向
配置される補助電極を備えるレーザ装置において、上記
誘電体は底面を有する二つの筒状誘電体の底面同士を突
き合わせて形成したものであることを特徴とするレーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20016490A JP2636478B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20016490A JP2636478B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0484474A JPH0484474A (ja) | 1992-03-17 |
| JP2636478B2 true JP2636478B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=16419857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20016490A Expired - Fee Related JP2636478B2 (ja) | 1990-07-27 | 1990-07-27 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636478B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6570901B2 (en) * | 2000-02-24 | 2003-05-27 | Lambda Physik Ag | Excimer or molecular fluorine laser having lengthened electrodes |
| JP5454842B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2014-03-26 | ギガフォトン株式会社 | 高繰返し高出力エキシマレーザー装置 |
-
1990
- 1990-07-27 JP JP20016490A patent/JP2636478B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0484474A (ja) | 1992-03-17 |
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