JP2715949B2 - Ion laser - Google Patents

Ion laser

Info

Publication number
JP2715949B2
JP2715949B2 JP6335437A JP33543794A JP2715949B2 JP 2715949 B2 JP2715949 B2 JP 2715949B2 JP 6335437 A JP6335437 A JP 6335437A JP 33543794 A JP33543794 A JP 33543794A JP 2715949 B2 JP2715949 B2 JP 2715949B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
laser
discharge
gas pressure
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP6335437A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08181366A (en
Inventor
康 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP6335437A priority Critical patent/JP2715949B2/en
Publication of JPH08181366A publication Critical patent/JPH08181366A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2715949B2 publication Critical patent/JP2715949B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオンレーザに関し、
特にレーザ媒質であるガスを補給する機能を備えたイオ
ンレーザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion laser,
In particular, the present invention relates to an ion laser having a function of replenishing gas as a laser medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】イオンレーザは気体レーザの一つで、ア
ルゴンレーザとクリプトンレーザに代表される。アルゴ
ンレーザは青から緑、クリプトンレーザは青から赤の可
視光線を連続発振する。特にアルゴンレーザレーザはシ
ングルモードで数十Wの出力が得られ取り扱いも容易な
ため、加工、医療、印刷、分光、ホログラフィ、ディス
プレイ、その他研究用光源として広く応用されてきた。
2. Description of the Related Art An ion laser is one of gas lasers and is represented by an argon laser and a krypton laser. The argon laser continuously oscillates visible light from blue to green, and the krypton laser oscillates visible light from blue to red. In particular, since an argon laser laser can provide an output of several tens of watts in a single mode and is easy to handle, it has been widely applied as a light source for processing, medical treatment, printing, spectroscopy, holography, display, and other research.

【0003】イオンレーザはレーザ媒質であるアルゴン
やクリプトンを放電励起することによって反転分布を形
成しレーザ発振する。イオンレーザにおける励起はアー
ク放電によって行われ、これが他の気体レーザと異なる
大きな特徴となっている。イオンレーザの発振効率は大
変低く、高電流密度が必要になる。レーザ発振するに
は、直径1〜5mm放電路に1〜100Aの放電電流を
流す必要があり、放電路の径を小さくして放電電流を上
げるほど電流密度は上がり高出力が得られる。このよう
な高電流密度のアーク放電には、放電路や電極を構成す
る部品にプラズマに対し耐スパッタ性を有する材料の選
択と、スパッタによるガスの消耗への対策が重要にな
る。
An ion laser forms a population inversion by exciting a laser medium, such as argon or krypton, by discharge and oscillates. Excitation in an ion laser is performed by arc discharge, which is a major feature different from other gas lasers. The oscillation efficiency of an ion laser is very low, and a high current density is required. For laser oscillation, a discharge current of 1 to 100 A needs to flow through a discharge path having a diameter of 1 to 5 mm. As the discharge path is made smaller and the discharge current is increased, the current density increases and a high output is obtained. For such high-current-density arc discharge, it is important to select a material having resistance to spattering of plasma for components constituting the discharge path and the electrodes, and to take measures against gas consumption due to sputtering.

【0004】ガス補給機能を備えた従来のイオンレーザ
の構造を図6のブロック図を用いて説明する。ここで
は、アルゴンレーザについて説明するが、クリプトンレ
ーザについても構造は同様である。イオンレーザの模式
的ブロック図である図6に示すように、従来のアルゴン
レーザは、一対のミラー8a、8bと、ミラー8a、8
bとともに発振部を構成する放電部9と、放電部9にガ
ス供給するガス供給部12と、を支持し内部に収容する
レーザ発振器2と、放電部9に電力を供給しその動作を
制御する電源・制御部3により構成されている。ここで
説明するのは外部ミラー型のアルゴンレーザであるが、
ブリュースタ窓7の代わりにミラー8a、8bを直接レ
ーザ管1の両端に設けた内部ミラー型のレーザ発振器も
知られている。
The structure of a conventional ion laser having a gas supply function will be described with reference to the block diagram of FIG. Here, an argon laser will be described, but the structure is the same for a krypton laser. As shown in FIG. 6 which is a schematic block diagram of an ion laser, a conventional argon laser includes a pair of mirrors 8a and 8b and mirrors 8a and 8b.
b, a laser oscillator 2 that supports and accommodates a discharge unit 9 that constitutes an oscillating unit, a gas supply unit 12 that supplies gas to the discharge unit 9, and supplies power to the discharge unit 9 to control its operation. The power supply / control unit 3 is provided. What is described here is an external mirror type argon laser,
An internal mirror type laser oscillator in which mirrors 8a and 8b are provided directly at both ends of the laser tube 1 instead of the Brewster window 7 is also known.

【0005】放電部9は、電子が入射する陽極4と電子
が放射される陰極5と放電路となる細管6とレーザ光の
透過するブリュースタ窓7を備え、レーザ媒質であるア
ルゴンガスを封入したレーザ管1を含んで構成されてい
る。ガス補給部12には、アルゴンガスの封入されたガ
スリザーバ10とこの封入ガスの放出を制御する電磁弁
11とが備えられている。また、電源・制御部3には、
陽極4−陰極5間に定電流を供給する定電流回路14
と、陽極4−陰極5間の電圧を測定する放電電圧測定回
路13と、電磁弁11の開閉を制御するガス補給回路1
5とが収容されている。
The discharge unit 9 includes an anode 4 on which electrons are incident, a cathode 5 from which electrons are emitted, a thin tube 6 serving as a discharge path, and a Brewster window 7 through which laser light is transmitted, and is filled with argon gas as a laser medium. It is configured to include the laser tube 1 described above. The gas supply unit 12 includes a gas reservoir 10 in which argon gas is sealed, and an electromagnetic valve 11 for controlling the release of the sealed gas. In addition, the power supply / control unit 3 includes:
Constant current circuit 14 for supplying a constant current between anode 4 and cathode 5
A discharge voltage measuring circuit 13 for measuring a voltage between the anode 4 and the cathode 5, and a gas replenishing circuit 1 for controlling opening and closing of the solenoid valve 11.
5 are accommodated.

【0006】陽極4には、銅、ニッケルあるいはグラフ
ァイトを用いて円筒形に加工したものが、陰極5には、
ポーラスなタングステンにBaO等をしみ込ませてコイ
ル状に加工した含浸型陰極が使用され、細管6は、グラ
ファイト、酸化ベリリュウム、タングステン、シリコン
カーバイドなどにより形成されている。このように、特
に陰極と細管は耐スパッタ性の材料により形成されてい
る。
The anode 4 is formed into a cylindrical shape using copper, nickel or graphite, while the cathode 5 is formed into a cylindrical shape.
An impregnated cathode made by impregnating porous tungsten with BaO or the like and working into a coil shape is used, and the thin tube 6 is formed of graphite, beryllium oxide, tungsten, silicon carbide, or the like. As described above, particularly, the cathode and the thin tube are formed of a sputter-resistant material.

【0007】アーク放電では、上述した耐スパッタ材料
を使用しても周辺の部品はスパッタされ、そしてデポジ
ットされる際にアルゴンが取り込まれるため、アルゴン
ガスは次第に消耗していく。内部ガス圧が低い程ガスの
消耗は激しいため、レーザ管内のガス消耗は加速度的に
進む。そこで、安定に長時間動作させためにガス補給
機能が準備されている。これは、レーザ管1内のガス圧
がある基準値まで低下した時に電磁弁11を瞬間的に開
放しガスリザーバ10からアルゴンガスを補給する機能
である。
In the arc discharge, even if the above-mentioned sputter-resistant material is used, the surrounding parts are sputtered, and argon is taken in at the time of deposition, so that the argon gas is gradually consumed. The lower the internal gas pressure, the more the gas is consumed, so that the gas consumption in the laser tube accelerates. Therefore, the gas supply function is prepared to Ru is stable long-term operation. This function is to open the solenoid valve 11 momentarily when the gas pressure in the laser tube 1 decreases to a certain reference value, and to supply argon gas from the gas reservoir 10.

【0008】レーザ管1は初期時には0.1〜10To
rrの最も効率よくレーザ発振する最適なガス圧で封止
されている。この最適ガス圧はレーザ管1の構造と材料
により決定される。ガス溜め用のガスリザーバ10がレ
ーザ管1に接続して配管されており、その配管の間には
通常は閉じられた電磁弁11が設けられている。初期時
にはガスリザーバ10内は放電部9よりも高圧のガス圧
で封止されている。
The laser tube 1 is initially 0.1 to 10 To.
rr is sealed at an optimum gas pressure at which laser oscillation is most efficiently performed. This optimum gas pressure is determined by the structure and material of the laser tube 1. A gas reservoir 10 for gas storage is connected to the laser tube 1 and is piped, and a normally closed solenoid valve 11 is provided between the pipes. At the initial stage, the inside of the gas reservoir 10 is sealed with a gas pressure higher than that of the discharge unit 9.

【0009】ある放電電流Ib1にて放電した時の放電
電圧Eb1とレーザ管1内のガス圧との関係を図7の実
線の曲線に示す。ガス圧と放電電圧Eb1の関係は1対
1に対応するため放電電圧Eb1はガス圧の代用特性と
して用いることができる。動作上必要なガス圧P1での
放電電圧をガス補給電圧Eg1として設定し、動作中の
放電電圧Eb1をガス補給電圧Eg1と比較しガス補給
の要否を判断する。
The relationship between the discharge voltage Eb1 at the time of discharge at a certain discharge current Ib1 and the gas pressure in the laser tube 1 is shown by the solid line curve in FIG. Since the relationship between the gas pressure and the discharge voltage Eb1 has a one-to-one correspondence, the discharge voltage Eb1 can be used as a substitute for the gas pressure. The discharge voltage at the gas pressure P1 required for operation is set as the gas supply voltage Eg1, and the discharge voltage Eb1 during operation is compared with the gas supply voltage Eg1 to determine whether gas supply is necessary.

【0010】ある一定の放電電流Ib1にて放電した場
合の放電電圧Eb1の時間変化を図8に示す。実線はガ
ス補給機能を動作させている場合を、また一点鎖線はガ
ス補給機能を動作させない場合を示している。放電電流
Ib1にて動作すると時間の経過と共にガス圧が低下す
るため放電電圧Eb1は低下する。事前に設定されたガ
ス補給電圧Eg1を割った時、電源・制御部のガス補給
回路からガス補給信号が出力され電磁弁11は瞬間的に
開放される。この電磁弁11の開放によって、高圧のガ
スリザーバ10から低圧のレーザ管1にガスが導入さ
れ、これによりレーザ管1内のガス圧は上昇し初期のガ
ス圧が再現される。この動作はガスリザーバ10内のガ
スが減少しレーザ管1と同じガス圧になるまで繰り返さ
れ、最終的には放電を維持する最低のガス圧P3の放電
電圧Edに達し放電不可能となる。
FIG. 8 shows a time change of the discharge voltage Eb1 when the discharge is performed at a certain constant discharge current Ib1. The solid line indicates the case where the gas supply function is operated, and the dashed line indicates the case where the gas supply function is not operated. When operated with the discharge current Ib1, the gas pressure decreases with the passage of time, so the discharge voltage Eb1 decreases. When the gas supply voltage Eg1 set in advance is divided, a gas supply signal is output from the gas supply circuit of the power supply / control section, and the solenoid valve 11 is instantaneously opened. By opening the solenoid valve 11, gas is introduced from the high-pressure gas reservoir 10 into the low-pressure laser tube 1, whereby the gas pressure in the laser tube 1 rises and the initial gas pressure is reproduced. This operation is repeated until the gas in the gas reservoir 10 decreases and becomes the same gas pressure as that of the laser tube 1, and finally reaches the discharge voltage Ed of the lowest gas pressure P3 for maintaining the discharge, and the discharge becomes impossible.

【0011】なお、ガスレーザに関する従来技術として
は、レーザ出力と放電入力とを測定して入出力特性を
演算し、これと予め定められた基準特性との比較に基づ
いてレーザガスのリフレッシュを行う(特開平1−16
0070号公報)、グロー放電を利用するガスレーザ
において、電源装置の出力状態を監視し、その状態変化
が所定値以上となったときガスレーザへの電力の供給を
抑制または停止させる(特開昭62−120091号公
報)、放電電圧と設定電圧との比と放電電流と設定電
流の比を演算し、二つの比の差の積分値に基づいてガス
圧力を制御する(特開平1−184970号公報)など
がある。
As a prior art relating to a gas laser, a laser output and a discharge input are measured to calculate an input / output characteristic, and the laser gas is refreshed based on a comparison between the characteristic and a predetermined reference characteristic. Kaihei 1-16
0070), in a gas laser using glow discharge, the output state of a power supply device is monitored, and when the state change exceeds a predetermined value, the supply of power to the gas laser is suppressed or stopped (Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-62). Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-184970), calculates the ratio between the discharge voltage and the set voltage and the ratio between the discharge current and the set current, and controls the gas pressure based on the integrated value of the difference between the two ratios. and so on.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のイオン
レーザではガス圧の検出の代わりとして放電電圧Eb1
を用いているため、経時的に陽極4、陰極5、細管6等
の放電部9の部品が劣化していくと、真のガス圧と検出
値との間の誤差が大きくなるための動作上必要なガス圧
P1以下にガス圧が低下し短寿命になるという問題があ
った。
In the above-described conventional ion laser, the discharge voltage Eb1 is used instead of the gas pressure detection.
When the components of the discharge unit 9 such as the anode 4, the cathode 5, and the thin tube 6 deteriorate with time, the error between the true gas pressure and the detected value becomes large. There has been a problem that the gas pressure is reduced to a required gas pressure P1 or less and the life is shortened.

【0013】アーク放電は陽極と陰極5の表面の酸化を
招き、また、陰極ではイオンボンバードによる局所的な
温度上昇によりタングステンの粒成長進むためバリウム
の表面への拡散が不十分となってエミッションが低下
し、さらに、細管でのスパッタとデポジションにより細
管の形状不良が起こり、レーザ管のインピーダンスを上
昇させる。インピーダンスが上昇したことによりガス圧
および放電電流Ib1が一定であっても放電電圧Eb1
は上昇する。そのまま動作を継続するとレーザ管1のガ
スは消耗し放電電圧Eb1はガス補給電圧Eg1に達す
る。しかしその時のガス圧と放電電圧Eb1の関係は図
7の点線の曲線になっており、初期のガス圧P1からP
2に低下している。
The arc discharge causes oxidation of the surfaces of the anode and the cathode 5, and in the cathode, the local temperature rise due to ion bombardment promotes the growth of tungsten grains. In addition, the shape and shape of the thin tube occur due to sputtering and deposition in the thin tube, and the impedance of the laser tube increases. Even if the gas pressure and the discharge current Ib1 are constant due to the increase in the impedance, the discharge voltage Eb1
Rises. When the operation is continued, the gas in the laser tube 1 is consumed and the discharge voltage Eb1 reaches the gas supply voltage Eg1. However, the relationship between the gas pressure at that time and the discharge voltage Eb1 is represented by a dotted curve in FIG.
It has dropped to 2.

【0014】このような劣化を伴う場合の、ある一定の
放電電流Ib1にて放電した場合の放電電圧Eb1とレ
ーザ管1内のガス圧の時間変化を図9に示す。この動作
を続けた場合、見かけ上のガス圧であるEb1は一定の
範囲内にて動作するがガス供給が行われるガス圧は次第
に低下していく。そして、ガス圧が低いほどスパッタ量
が大きいため部品劣化は加速度的に進行し、放電不可能
となるガス圧P3に到達する時期が早まる。
FIG. 9 shows the discharge voltage Eb1 and the time change of the gas pressure in the laser tube 1 when the discharge is performed at a certain constant discharge current Ib1 in the case of such deterioration. When this operation is continued, the apparent gas pressure Eb1 operates within a certain range, but the gas pressure at which gas is supplied gradually decreases. The lower the gas pressure is, the larger the spatter amount is, and the deterioration of the components accelerates at an accelerated time, and the timing at which the gas pressure reaches the gas pressure P3 at which discharge becomes impossible is advanced.

【0015】なお、上記の問題点を解決するために圧力
検出器を用いて直接放電管内のガス圧を測定することも
考えられる。しかし、イオンレーザのような小型のレー
ザではガス検出器を設けることはスペース的にもコスト
的にも現実的ではない。また、圧力検出器として一般的
なピラニーゲージを用いた場合、アーク放電による温度
上昇が大きいため、誤動作の危険が大きくなる。さら
に、1/100Torrオーダのガス圧の正確な測定は
困難である。
Incidentally, in order to solve the above-mentioned problems, it is conceivable to directly measure the gas pressure in the discharge tube using a pressure detector. However, in a small laser such as an ion laser, providing a gas detector is not practical in terms of space and cost. In addition, when a general Pirani gauge is used as the pressure detector, the temperature rise due to arc discharge is large, and the risk of malfunction is increased. Further, accurate measurement of gas pressure on the order of 1/100 Torr is difficult.

【0016】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、レーザ管の劣化によりガス
圧を現実のガス圧より高く検出してしまう不都合を解消
できるようにして、ガス圧低下によりスパッタが増加し
さらにガス圧が低下するという短寿命化への悪循環を防
止できるようにし、レーザ管を長寿命化を図ることであ
る。
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to solve the problem of detecting a gas pressure higher than an actual gas pressure due to deterioration of a laser tube. It is an object of the present invention to prevent a vicious cycle of shortening the life of the laser tube from increasing spatter due to a decrease in the gas pressure and further reducing the gas pressure, thereby extending the life of the laser tube.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、レーザ媒質が封入され該レーザ媒
質を放電励起するための一対のアーク放電用電極(4、
5)が配置されているレーザ管(1)と、レーザ媒質で
あるガスが封入されたガスリザーバ(10)と、前記ガ
スリザーバ中のレーザ媒質の前記レーザ管への流入を制
御する制御弁(11)と、前記レーザ管内のガス圧が不
足している場合には前記制御弁を開放するためのガス補
給信号を出力するガス補給回路(15)と、を有するイ
オンレーザにおいて、前記レーザ管内には前記一対のア
ーク放電用電極によって形成されるアーク放電路外でか
つ該アーク放電路の延長線上外であって該アーク放電路
の延長線上に隣接した位置に一対のグロー放電用電極
(18)が配置され、前記ガス補給回路は前記グロー放
電用電極間の放電電圧を検出して基準値以下の場合には
前記制御弁を開放するためのガス補給信号を出力するこ
とを特徴とするイオンレーザ、が提供される。
According to the present invention, a laser medium is sealed and a pair of arc discharge electrodes (4, 4) are provided to excite the laser medium.
A laser tube (1) in which 5) is arranged, a gas reservoir (10) in which gas serving as a laser medium is sealed, and a control valve (11) for controlling the flow of the laser medium in the gas reservoir into the laser tube. And a gas supply circuit (15) for outputting a gas supply signal for opening the control valve when the gas pressure in the laser tube is insufficient. arc discharge path outside is formed by a pair of arc discharge electrodes huge
Outside the extension of the arc discharge path and the arc discharge path
A pair of glow discharge electrodes (18) are disposed adjacent to each other on an extension of the line, and the gas supply circuit detects a discharge voltage between the glow discharge electrodes, and turns off the control valve when the discharge voltage is equal to or less than a reference value. An ion laser, which outputs a gas supply signal for opening, is provided.

【0018】[0018]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図1は、本発明の第1の実施例のイオ
ンレーザの模式的ブロック図である。同図に示されるよ
うに、イオンレーザは、放電部9とその外側に配置され
た一対のミラー8a、8bとガス供給部12を有するレ
ーザ発振器2と、電源・制御部3によって構成されてい
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a schematic block diagram of an ion laser according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ion laser includes a discharge unit 9, a laser oscillator 2 having a pair of mirrors 8 a and 8 b disposed outside the discharge unit 9, a gas supply unit 12, and a power supply / control unit 3. .

【0019】放電部9では、レーザ管1内に、アルゴン
ガスを放電励起するアーク放電用の一対の電極、すなわ
ち中空円筒形の銅製の陽極4とコイル形の形状をした含
浸型の陰極5が配置され、その間に中空円柱形で高熱伝
導率のセラミック材料からなる細管6が配置され、これ
らによりアーク放電部が構成されている。このアーク放
電部の両端の延長線上には光学石英ガラスからなるブリ
ュースタ窓7が設けられている。放電部9に連なるガス
補給部12では、ガスリザーバ10内に数10Torr
のアルゴンガスが封入されていて、電磁弁11によって
封止されている。また、レーザ発振器2の両端の位置に
配置される、共振器を構成するミラー8a、8bは、光
学石英ガラスに誘電体多層膜を蒸着して形成されてい
る。
In the discharge section 9, a pair of electrodes for arc discharge for exciting and exciting argon gas, that is, a hollow cylindrical copper anode 4 and a coil-shaped impregnated cathode 5 are provided in the laser tube 1. A narrow tube 6 made of a ceramic material having a hollow cylindrical shape and high thermal conductivity is arranged therebetween, and these constitute an arc discharge portion. Brewster windows 7 made of optical quartz glass are provided on extensions of both ends of the arc discharge portion. In the gas supply unit 12 connected to the discharge unit 9, several tens Torr is stored in the gas reservoir 10.
Of argon gas is sealed and sealed by the electromagnetic valve 11. The mirrors 8a and 8b, which are disposed at both ends of the laser oscillator 2 and constitute a resonator, are formed by depositing a dielectric multilayer film on optical quartz glass.

【0020】レーザ管1内のアーク放電路にアーク放電
を生じさせるために陽極4−陰極5間に、定電流回路1
4により定電流が供給され、その放電電圧は放電電圧測
定回路13により測定される。陽極4の外側(左側)に
はグロー放電を発生させるためのグロー放電用電極18
が一対設けられている。これは陰極5の外側(右側)で
もよい。このグロー放電用電極18の両端間にグロー放
電定電流回路17により定電流が供給されてグロー放電
が発生する。その放電電圧はグロー放電電圧測定回路1
6により測定される。
A constant current circuit 1 is provided between an anode 4 and a cathode 5 to cause an arc discharge in an arc discharge path in the laser tube 1.
4 supplies a constant current, and the discharge voltage is measured by a discharge voltage measuring circuit 13. A glow discharge electrode 18 for generating a glow discharge is provided outside (left side) of the anode 4.
Are provided as a pair. This may be outside the cathode 5 (right side). A constant current is supplied between both ends of the glow discharge electrode 18 by a glow discharge constant current circuit 17 to generate a glow discharge. The discharge voltage is the glow discharge voltage measurement circuit 1
6 measured.

【0021】この時のグロー放電用電極18間のグロー
放電電圧Eb2とレーザ管1内の内部ガス圧は、図2に
示すように、図7に示すアーク放電の場合と同様に1対
1に対応している。動作上必要なガス圧P1に対応する
グロー放電電圧Eg2がガス補給電圧としてガス補給回
路15に設定されている。グロー放電電圧Eb2とガス
補給電圧Eg2を比較し、Eb2≦Eg2なる関係にな
ったときガス補給回路15からガス補給信号が出力され
て電磁弁11は0.1ms以下の間開放する。これによ
ってガス圧とEb2は初期値に回復する。
At this time, the glow discharge voltage Eb2 between the glow discharge electrodes 18 and the internal gas pressure in the laser tube 1 are one-to-one as shown in FIG. 2 as in the case of the arc discharge shown in FIG. Yes, it is. A glow discharge voltage Eg2 corresponding to the gas pressure P1 necessary for operation is set in the gas supply circuit 15 as a gas supply voltage. The glow discharge voltage Eb2 is compared with the gas supply voltage Eg2. When the relationship of Eb2 ≦ Eg2 is satisfied, a gas supply signal is output from the gas supply circuit 15 and the solenoid valve 11 is opened for 0.1 ms or less. Thereby, the gas pressure and Eb2 are restored to the initial values.

【0022】図3に、この実施例での放電電圧(アーク
放電電圧)Eb1とガス圧の経時変化を示す。グロー放
電の放電電圧をガス圧の代わりに使用してガス補給する
ことは、従来技術のようなアーク放電による電極や細管
の劣化がないため、現実のガス圧を誤って高く検出して
しまうことがなく、ガス供給の度に常に初期のガス圧に
て動作させることができる。
FIG. 3 shows the change over time in the discharge voltage (arc discharge voltage) Eb1 and the gas pressure in this embodiment. Replenishing the gas by using the discharge voltage of the glow discharge instead of the gas pressure means that the actual gas pressure is erroneously detected higher because there is no deterioration of the electrodes and thin tubes due to arc discharge as in the conventional technology. , And can always be operated at the initial gas pressure each time gas is supplied.

【0023】その結果、低ガス圧化によるスパッタ量の
増加とインピーダンスの上昇はなくなりガス消耗の速度
も抑えられるため長寿命化が達成される。また、グロー
放電は放電電圧が低くアーク放電に比べスパッタ量も小
さいためグロー放電路をレーザ管1内に設けたことによ
ってレーザ動作上や寿命に悪影響が及ぼされることはな
い。
As a result, an increase in the amount of sputtering and an increase in impedance due to the lowering of the gas pressure are eliminated, and the speed of gas consumption is suppressed, so that a longer life is achieved. In addition, since the glow discharge has a low discharge voltage and a small spatter amount as compared with the arc discharge, providing the glow discharge path in the laser tube 1 does not adversely affect the laser operation or the service life.

【0024】[第2の実施例]図4に、本発明の第2の
実施例の模式的ブロック図を陽極部のみの拡大図として
示す。それ以外の部分は第1の実施例と共通するため図
示を省略する。本実施例では、一方のグロー放電用電極
18を、陽極4を支持する陽極支持部材19に兼ねさせ
ている。陽極4にはアーク放電のスタート時に数kVの
トリガー電圧が加わるため、グロー放電回路にそのため
の対策が必要となるものの、その他の構成、動作は第1
の実施例と同様である。
[Second Embodiment] FIG. 4 is a schematic block diagram showing a second embodiment of the present invention as an enlarged view of only the anode portion. The other parts are common to the first embodiment and are not shown. In this embodiment, one glow discharge electrode 18 also serves as an anode support member 19 that supports the anode 4. Since a trigger voltage of several kV is applied to the anode 4 at the start of the arc discharge, a countermeasure is required for the glow discharge circuit, but other configurations and operations are the first.
This is the same as the embodiment.

【0025】[第3の実施例] 図5に、本発明の第3の実施例の模式的ブロック図を陰
極部のみの拡大図として示す。その他の部分は第1の実
施例の部分と共通するため図示を省略する。本実施例で
は、一方のグロー放電用電極18を、陰極4を支持する
極支持部材20が兼ねている。その他の構成、動作
は、上記第1の実施例の場合と同様である。以上の第
2、第3の実施例では部品点数を減らすことができ、低
価格の製品を供給することができる。
Third Embodiment FIG. 5 shows a schematic block diagram of a third embodiment of the present invention as an enlarged view of only a cathode portion. The other parts are common to the parts of the first embodiment and are not shown. In the present embodiment, one glow discharge electrode 18 supports the cathode 4.
Yin electrode support member 20 also serves. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment. In the above second and third embodiments, the number of parts can be reduced, and a low-priced product can be supplied.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ガス補
給機能を有するイオンレーザにおいて、レーザ励起用の
アーク放電の他にグロー放電を行わせ、その放電電圧を
検出してガス圧値として用いるものであるので、レーザ
管の劣化に伴ってガス圧を高く検出してしまうことがな
くなり、その結果、ガス補給が予定していたガス補給圧
より低い圧力となってから行われるという不都合を回避
することができる。したがって、本発明によれば、低ガ
ス圧化によるスパッタ量の増加とガス消耗の加速を抑え
ることができ、レーザ管の長寿命化を達成することがで
きる。
As described above, according to the present invention, in an ion laser having a gas replenishing function, glow discharge is performed in addition to arc discharge for laser excitation, and the discharge voltage is detected to obtain a gas pressure value. Since it is used, the gas pressure is not detected high due to the deterioration of the laser tube, and as a result, the disadvantage that the gas supply is performed after the pressure becomes lower than the planned gas supply pressure is caused. Can be avoided. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the increase in the amount of sputtering and the acceleration of gas consumption due to the lower gas pressure, and to achieve a longer life of the laser tube.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の模式的ブロック図。FIG. 1 is a schematic block diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例のガス圧に対するグロー放電電圧
Eb2の特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram of a glow discharge voltage Eb2 with respect to a gas pressure in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例のレーザ管内部のガス圧と放電電
圧Eb1の経時変化図。
FIG. 3 is a graph showing the change over time in gas pressure and discharge voltage Eb1 inside the laser tube of the embodiment of FIG. 1;

【図4】本発明の第2の実施例の模式的ブロック図の陽
極部拡大図。
FIG. 4 is an enlarged view of an anode part in a schematic block diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例の模式的ブロック図の陰
極部拡大図。
FIG. 5 is an enlarged view of a cathode portion of a schematic block diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来例の模式的ブロック図。FIG. 6 is a schematic block diagram of a conventional example.

【図7】従来例のガス圧に対する放電電圧Eb1の特性
図。
FIG. 7 is a characteristic diagram of a discharge voltage Eb1 with respect to a gas pressure in a conventional example.

【図8】従来例の放電電圧Eb1の経時変化図。FIG. 8 is a graph showing a change with time of a discharge voltage Eb1 in a conventional example.

【図9】従来例のレーザ管内部のガス圧と放電電圧Eb
1の経時変化図。
FIG. 9 shows gas pressure and discharge voltage Eb inside a laser tube of a conventional example.
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ管 2 レーザ発振器 3 電源・制御部 4 陽極 5 陰極 6 細管 7 ブリュースタ窓 8a、8b ミラー 9 放電部 10 ガスリザーバ 11 電磁弁 12 ガス供給部 13 放電電圧測定回路 14 定電流回路 15 ガス補給回路 16 グロー放電電圧測定回路 17 グロー放電定電流回路 18 グロー放電用電極 19 陽極支持部材 20 陰極支持部材 Reference Signs List 1 laser tube 2 laser oscillator 3 power supply / control unit 4 anode 5 cathode 6 thin tube 7 Brewster window 8a, 8b mirror 9 discharge unit 10 gas reservoir 11 solenoid valve 12 gas supply unit 13 discharge voltage measurement circuit 14 constant current circuit 15 gas supply circuit Reference Signs List 16 glow discharge voltage measuring circuit 17 glow discharge constant current circuit 18 glow discharge electrode 19 anode support member 20 cathode support member

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ媒質が封入され該レーザ媒質を放
電励起するための一対のアーク放電用電極が配置されて
いるレーザ管と、レーザ媒質であるガスが封入されたガ
スリザーバと、前記ガスリザーバ中のレーザ媒質の前記
レーザ管への流入を制御する制御弁と、前記レーザ管内
のガス圧が不足している場合には前記制御弁を開放する
ためのガス補給信号を出力するガス補給回路と、を有す
るイオンレーザにおいて、 前記レーザ管内には前記一対のアーク放電用電極によっ
て形成されるアーク放電路外でかつ該アーク放電路の延
長線上外であって該アーク放電路の延長線上に隣接した
位置に一対のグロー放電用電極が配置され、前記ガス補
給回路は前記グロー放電用電極間の放電電圧を検出して
これが基準値以下の場合には前記制御弁を開放するため
のガス補給信号を出力することを特徴とするイオンレー
ザ。
1. A laser tube in which a laser medium is enclosed and a pair of arc discharge electrodes for exciting the laser medium is provided, a gas reservoir in which gas as a laser medium is enclosed, and a gas reservoir in the gas reservoir. A control valve for controlling the flow of the laser medium into the laser tube, and a gas supply circuit that outputs a gas supply signal for opening the control valve when the gas pressure in the laser tube is insufficient. in ion laser having, arc discharge path outside which is formed by the pair of arcing electrodes in the laser tube and extending in the arc discharge path
Outside the long line and adjacent to the extension of the arc discharge path
A pair of glow discharge electrodes is disposed at a position, and the gas replenishment circuit detects a discharge voltage between the glow discharge electrodes and, when the discharge voltage is equal to or less than a reference value, outputs a gas replenishment signal for opening the control valve. An ion laser characterized by output.
【請求項2】 前記一対のアーク放電用電極の一方の電
極の支持部材が、前記一対のグロー放電用電極の一方を
兼ねていることを特徴とする請求項1記載のイオンレー
ザ。
2. The ion laser according to claim 1, wherein a support member of one of the pair of arc discharge electrodes also serves as one of the pair of glow discharge electrodes.
JP6335437A 1994-12-22 1994-12-22 Ion laser Expired - Lifetime JP2715949B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6335437A JP2715949B2 (en) 1994-12-22 1994-12-22 Ion laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6335437A JP2715949B2 (en) 1994-12-22 1994-12-22 Ion laser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08181366A JPH08181366A (en) 1996-07-12
JP2715949B2 true JP2715949B2 (en) 1998-02-18

Family

ID=18288559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6335437A Expired - Lifetime JP2715949B2 (en) 1994-12-22 1994-12-22 Ion laser

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2715949B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5141991A (en) * 1974-10-07 1976-04-08 Nippon Electric Co Gasu reezasochi
JPS5919388A (en) * 1982-07-23 1984-01-31 Hitachi Ltd Discharge controller for discharge tube
JPS60263485A (en) * 1984-06-11 1985-12-26 Nec Corp Ion laser device
JPH06101605B2 (en) * 1985-07-22 1994-12-12 株式会社小糸製作所 Metal ion laser

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08181366A (en) 1996-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0732719B1 (en) Discharge device having cathode with micro hollow array
US5467362A (en) Pulsed gas discharge Xray laser
EP0178810B1 (en) A hollow-cathode type metal ion laser
JP2715949B2 (en) Ion laser
US4001720A (en) Gas laser
US5412684A (en) Microwave excited gas laser
US5283800A (en) Metal vapor laser apparatus and method
EP0009965B1 (en) Gas laser
US3424997A (en) Gas laser with gas storage electrode
EP0319898B1 (en) Metal vapor laser apparatus
JPH06128730A (en) Production of metallic thin film
Jennings et al. Comparison of hollow cathode and conventional argon ion lasers
JP2000241281A (en) Hot cathode ionization vacuum gauge
JP2006114505A (en) High-power discharge lamp
JPH02162646A (en) High stability and high intensity
Dunn et al. Ion Lasers: Argon and Krypton Ion Lasers
JPH0917374A (en) Fluorescent lamp and lighting system
JPH02178982A (en) Ion laser tube
Arrigoni et al. Experimental methods for designing, testing, and producing reliable high-power ion lasers
JPS5917987B2 (en) Cold cathode discharge tube and its manufacturing method
US4032863A (en) Metal vapor laser tube
JPH0369178A (en) Ion laser tube
JPS6353714B2 (en)
Angelov et al. He-Cd laser with a new helical cathode
JPH01200684A (en) He-cd ion laser device