JP2794792B2 - 横方向放電励起パルスレーザー発振装置 - Google Patents
横方向放電励起パルスレーザー発振装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は横方向放電励起パルスレーザー装置、例え
ばF2等電子付着性ガスを含むエキシマレーザーに関する
ものである。
ばF2等電子付着性ガスを含むエキシマレーザーに関する
ものである。
第３図は例えば文献J.Appl.Phys.56（11）.1 Decembe
r 1984に示された従来の放電励起レーザー発振装置を示
す断面図であり、図において、（１）．（２）は光軸方
向に平行に配置され向かい合つた一対の主電極でその間
で主放電（10）を行なう。（３）は前記主電極間に主放
電を発生させるために必要な予備電離を行なうめの予備
電離発生部で、（４）は中空の誘電体パイプ、（５）は
誘電体パイプ（４）の中空部に挿入された補助電極、
（８）は誘電体パイプ（４）の表面にとりつけられた主
電極（２）と同電位の導体線であり、誘電体パイプ
（４）と補助電極（５）と導体線（８）により予備電離
発生部（３）が構成されている。この従来例において
は、予備電離発生部（３）は主電極（１）．（２）の両
側に設けられている。
r 1984に示された従来の放電励起レーザー発振装置を示
す断面図であり、図において、（１）．（２）は光軸方
向に平行に配置され向かい合つた一対の主電極でその間
で主放電（10）を行なう。（３）は前記主電極間に主放
電を発生させるために必要な予備電離を行なうめの予備
電離発生部で、（４）は中空の誘電体パイプ、（５）は
誘電体パイプ（４）の中空部に挿入された補助電極、
（８）は誘電体パイプ（４）の表面にとりつけられた主
電極（２）と同電位の導体線であり、誘電体パイプ
（４）と補助電極（５）と導体線（８）により予備電離
発生部（３）が構成されている。この従来例において
は、予備電離発生部（３）は主電極（１）．（２）の両
側に設けられている。
第４図は同じく文献J.Appl.Phys.56（11）.,1 Decemb
er 1984に示された従来の放電励起レーザー発振装置を
示す断面図であり、第３図と異なり、予備電離発生部
（３）を主電極（２）のごく近傍に置くことにより、第
３図の導体線（８）を省略している。
er 1984に示された従来の放電励起レーザー発振装置を
示す断面図であり、第３図と異なり、予備電離発生部
（３）を主電極（２）のごく近傍に置くことにより、第
３図の導体線（８）を省略している。
第５図は例えば文献「三菱電機技報・Vol.61・No.9・
1987」の第46頁〜第49頁に示された従来の放電励起レー
ザー発振装置を示す断面図であり、図において、
（１）．（２）は向かい合つた一対の主電極、（３）は
主電極（１）．（２）間に主放電を発生させるために必
要な予備電離を行なうための予備電離発生部で、（9
a）．（9b）は光軸方向に沿つて等間隔に配置されたス
パークピン電極である。
1987」の第46頁〜第49頁に示された従来の放電励起レー
ザー発振装置を示す断面図であり、図において、
（１）．（２）は向かい合つた一対の主電極、（３）は
主電極（１）．（２）間に主放電を発生させるために必
要な予備電離を行なうための予備電離発生部で、（9
a）．（9b）は光軸方向に沿つて等間隔に配置されたス
パークピン電極である。
次に動作について説明する。第３図において補助電極
（５）と導体線（８）との間に電圧を印加することによ
り、誘電体パイプ（４）の表面において導体線（８）と
の接触部でコロナ放電（11）を起こす。それによつて主
電極（１）．（２）の間に紫外光を照射し、予備電離電
子を生成する。次に主電極（１）．（２）間で絶縁破壊
を起こし主放電（10）を開始する。
（５）と導体線（８）との間に電圧を印加することによ
り、誘電体パイプ（４）の表面において導体線（８）と
の接触部でコロナ放電（11）を起こす。それによつて主
電極（１）．（２）の間に紫外光を照射し、予備電離電
子を生成する。次に主電極（１）．（２）間で絶縁破壊
を起こし主放電（10）を開始する。
第４図では補助電極（５）と主電極（２）との間に電
圧を印加することにより、誘電体パイプ（４）の表面に
おいて主電極（２）との接触部でコロナ放電（11）を起
こし、紫外線の発生源となる。この紫外線によつて主電
極（１）．（２）の間を照射し、予備電離電子を生成す
る。次に主電極（１）．（２）間で絶縁破壊を起こし主
放電（10）を開始する。
圧を印加することにより、誘電体パイプ（４）の表面に
おいて主電極（２）との接触部でコロナ放電（11）を起
こし、紫外線の発生源となる。この紫外線によつて主電
極（１）．（２）の間を照射し、予備電離電子を生成す
る。次に主電極（１）．（２）間で絶縁破壊を起こし主
放電（10）を開始する。
第５図ではスパークピン電極（9a）．（9b）間に電圧
を印加することによりアーク放電（12）が発生する。そ
れによつて主電極（１）．（２）の間に紫外光を照射
し、予備電離電子を生成する。次に主電極（１）．
（２）間で絶縁破壊を起こし主放電（10）を開始する。
を印加することによりアーク放電（12）が発生する。そ
れによつて主電極（１）．（２）の間に紫外光を照射
し、予備電離電子を生成する。次に主電極（１）．
（２）間で絶縁破壊を起こし主放電（10）を開始する。
従来の放電励起レーザー発振装置では以下のように構
成されているので、以下の様な問題点があつた。
成されているので、以下の様な問題点があつた。
第３図の装置では、主として寄与するコロナ放電（1
1）が誘電体パイプ（４）の表面において導体線（８）
との接触部で発生するため紫外線の発生量が少なく、ま
た導体線（８）とは電位の異なる主電極（１）との絶縁
を保つ程度に予備電離発生部（３）を主放電（10）の部
分から離す必要があるので、紫外線の主放電（10）部分
への到達量が少なくなる。特に電子付着性のガス、例え
ばF2ガス等を含有するKrF、ArFエキシマレーザーの場合
には、電界集中によりアーク放電が発生しやすいので、
導体線（８）を主電極（１）から充分に離す必要があ
り、そのため紫外線が主放電（10）の領域に到達する量
が少なくなり、充分かつ均一な予備電離電子密度を達成
できない。
1）が誘電体パイプ（４）の表面において導体線（８）
との接触部で発生するため紫外線の発生量が少なく、ま
た導体線（８）とは電位の異なる主電極（１）との絶縁
を保つ程度に予備電離発生部（３）を主放電（10）の部
分から離す必要があるので、紫外線の主放電（10）部分
への到達量が少なくなる。特に電子付着性のガス、例え
ばF2ガス等を含有するKrF、ArFエキシマレーザーの場合
には、電界集中によりアーク放電が発生しやすいので、
導体線（８）を主電極（１）から充分に離す必要があ
り、そのため紫外線が主放電（10）の領域に到達する量
が少なくなり、充分かつ均一な予備電離電子密度を達成
できない。
第４図の装置では、主として寄与するコロナ放電（1
1）が主電極（２）と誘電体パイプ（４）との接触部の
みで発生するため、全般的に紫外線の照射量が少なく、
また照射方向が主に主電極（１）の方向に限定されるた
め主電極（２）近傍の主放電空間では紫外線量が足り
ず、電極対方向において一様均一な予備電離が達成でき
ない。
1）が主電極（２）と誘電体パイプ（４）との接触部の
みで発生するため、全般的に紫外線の照射量が少なく、
また照射方向が主に主電極（１）の方向に限定されるた
め主電極（２）近傍の主放電空間では紫外線量が足り
ず、電極対方向において一様均一な予備電離が達成でき
ない。
第５図の装置では、スパークピン電極（9a）．（9b）
間でアーク放電（12）を起すため、コロナ放電を用いた
予備電離方式に比べレーザーガスを汚すという問題点が
あつた。さらにスパークピンは一定間隔ごとに距離をお
いて配置されているため、レーザーの光軸方向に関して
紫外線照射量が均一でなくなり、従つて予備電離が均一
でないなどの問題点があつた。
間でアーク放電（12）を起すため、コロナ放電を用いた
予備電離方式に比べレーザーガスを汚すという問題点が
あつた。さらにスパークピンは一定間隔ごとに距離をお
いて配置されているため、レーザーの光軸方向に関して
紫外線照射量が均一でなくなり、従つて予備電離が均一
でないなどの問題点があつた。
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、紫外線の照射量を増して均一にし、充分で
均一な予備電離電子密度を得ることにより、一層均一な
放電を達成できる横方向放電励起レーザー発振装置を得
ることを目的とする。
れたもので、紫外線の照射量を増して均一にし、充分で
均一な予備電離電子密度を得ることにより、一層均一な
放電を達成できる横方向放電励起レーザー発振装置を得
ることを目的とする。
この発明に係わる横方向放電励起パルスレーザー発振
装置は、片側の主電極（２）の横方向近傍に誘電体パイ
プ（４）を配置し、第３図導体線（８）に換えてシール
ド状電極（６）を、対向する主電極（１）に対して主電
極（１）．（２）のギヤツプ間よりも距離をとるように
配置し、主電極（１）に対して電界を緩和する形状にし
た緩和部（７）を形成しさらに誘電体パイプ（４）と主
電極（２）との接触または近接端部が主電極（１）の凸
部頂上部分を見通せる配置にあり、誘電体パイプ（４）
とシールド状電極（６）との接触または近接端部が主電
極（２）の凸部頂上部分を見通せる配置にある構成で設
置するものである。以上の配置はすべて光軸方向平行で
ある。
装置は、片側の主電極（２）の横方向近傍に誘電体パイ
プ（４）を配置し、第３図導体線（８）に換えてシール
ド状電極（６）を、対向する主電極（１）に対して主電
極（１）．（２）のギヤツプ間よりも距離をとるように
配置し、主電極（１）に対して電界を緩和する形状にし
た緩和部（７）を形成しさらに誘電体パイプ（４）と主
電極（２）との接触または近接端部が主電極（１）の凸
部頂上部分を見通せる配置にあり、誘電体パイプ（４）
とシールド状電極（６）との接触または近接端部が主電
極（２）の凸部頂上部分を見通せる配置にある構成で設
置するものである。以上の配置はすべて光軸方向平行で
ある。
この発明における横方向放電励起パルスレーザー発振
装置は、誘電体パイプ（４）及びシールド状電極（６）
の配置により、誘電体パイプ（４）とシールド状電極
（６）との間でコロナ放電（11a）が発生するほか、誘
電体パイプ（４）と主電極（２）との間でもコロナ放電
（11b）が発生する。このため紫外線を発生するコロナ
放電部は２カ所となり紫外線の照射量が増える。また、
従来例第４図では、電極の影になつて紫外線の照射され
なかつた主電極（２）の凸部頂上付近をコロナ放電（11
a）により照射するようにしたので、主放電（10）の空
間の全体に均一に紫外線を照射する事ができる。またシ
ールド状電極（６）は電界を緩和する緩和部（７）が形
成されているため、予備電離発生部（３）は主放電（1
0）の空間のごく近傍に配置でき、放電空間への紫外線
照射量が増え、予備電離量をより増すことができる。
装置は、誘電体パイプ（４）及びシールド状電極（６）
の配置により、誘電体パイプ（４）とシールド状電極
（６）との間でコロナ放電（11a）が発生するほか、誘
電体パイプ（４）と主電極（２）との間でもコロナ放電
（11b）が発生する。このため紫外線を発生するコロナ
放電部は２カ所となり紫外線の照射量が増える。また、
従来例第４図では、電極の影になつて紫外線の照射され
なかつた主電極（２）の凸部頂上付近をコロナ放電（11
a）により照射するようにしたので、主放電（10）の空
間の全体に均一に紫外線を照射する事ができる。またシ
ールド状電極（６）は電界を緩和する緩和部（７）が形
成されているため、予備電離発生部（３）は主放電（1
0）の空間のごく近傍に配置でき、放電空間への紫外線
照射量が増え、予備電離量をより増すことができる。
〔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図において、（４）は片側の主電極（２）の両横近傍
に配置された誘電体パイプで、この実施例ではアルミナ
セラミツクスより成る。（６）は誘電体パイプ（４）と
一部接触するように配置されたシールド電極で、対向す
る主電極（１）と相対したシールド電極の緩和部（７）
は主電極（１）との間で放電が発生しないように電界強
度を緩和する形状となつている。例えば、エキシマレー
ザーの場合、主電極（１）．（２）の最小ギヤツプ長を
d mmとすると、シールド電極（６）の緩和部（７）の曲
率半径Ｒ＞2mmの場合、主電極（１）とシールド電極
（６）との間の最小ギヤツプ長を（1.15×ｄ）mmまで短
くなるようにシールド電極（６）を主電極（２）に近づ
けて配置できる。なお、主電極（２）とシールド電極
（６）とで誘電体パイプ（４）を支持するように構成す
ることもできる。（11a）はシールド電極（６）の誘電
体パイプ（４）の間で発生するコロナ放電、（11b）は
誘電体パイプ（４）と主電極（２）との間で発生するコ
ロナ放電である。この実施例では、シールド電極（６）
の誘電体パイプ（４）と接する部分は、図示するように
主電極（２）よりも主電極（１）の対向方向に距離ｈだ
け主電極（１）と近づけることにより、主電極（２）の
凸部頂上部分を見通せる位置へ、また主電極（２）の誘
電体パイプ（４）と接する部分は、主電極（１）の凸部
頂上部分を見通せる位置への配置を実現している。
１図において、（４）は片側の主電極（２）の両横近傍
に配置された誘電体パイプで、この実施例ではアルミナ
セラミツクスより成る。（６）は誘電体パイプ（４）と
一部接触するように配置されたシールド電極で、対向す
る主電極（１）と相対したシールド電極の緩和部（７）
は主電極（１）との間で放電が発生しないように電界強
度を緩和する形状となつている。例えば、エキシマレー
ザーの場合、主電極（１）．（２）の最小ギヤツプ長を
d mmとすると、シールド電極（６）の緩和部（７）の曲
率半径Ｒ＞2mmの場合、主電極（１）とシールド電極
（６）との間の最小ギヤツプ長を（1.15×ｄ）mmまで短
くなるようにシールド電極（６）を主電極（２）に近づ
けて配置できる。なお、主電極（２）とシールド電極
（６）とで誘電体パイプ（４）を支持するように構成す
ることもできる。（11a）はシールド電極（６）の誘電
体パイプ（４）の間で発生するコロナ放電、（11b）は
誘電体パイプ（４）と主電極（２）との間で発生するコ
ロナ放電である。この実施例では、シールド電極（６）
の誘電体パイプ（４）と接する部分は、図示するように
主電極（２）よりも主電極（１）の対向方向に距離ｈだ
け主電極（１）と近づけることにより、主電極（２）の
凸部頂上部分を見通せる位置へ、また主電極（２）の誘
電体パイプ（４）と接する部分は、主電極（１）の凸部
頂上部分を見通せる位置への配置を実現している。
例えば主電極（１）と補助電極（５）とを同電位と
し、主電極（２）とシールド電極（６）とを接地電位と
し、主電極（１）と主電極（２）の間に電圧を印加する
と、誘電体パイプ（４）とシールド電極（６）、主電極
（２）の接触部端の２個所でコロナ放電（11a）．（11
b）を発生する。印加電圧によつては、前記２個所のコ
ロナ放電部（11a）．（11b）にはさまれた誘電体パイプ
（４）の外周部全域にまで広がつてコロナ放電を発生す
る。誘電体パイプ（４）とシールド電極（６）との間で
発生するコロナ放電（11a）は、主に主電極（２）側に
紫外光を照射し、誘電体パイプ（４）と主電極（２）と
の間のコロナ放電（11b）は、主に主電極（１）側に紫
外光を照射する。シールド電極（６）の誘電体パイプ
（４）と接する部分は主電極（２）より対向方向に距離
ｈ（例えばｈ＝0.5〜2mm）だけ主電極（１）側に位置
し、主電極（２）の凸部頂上部分を見通せる配置となつ
ているので、コロナ放電（11a）より発する紫外光は主
電極（２）の凸部頂上近傍も照射することができる。
し、主電極（２）とシールド電極（６）とを接地電位と
し、主電極（１）と主電極（２）の間に電圧を印加する
と、誘電体パイプ（４）とシールド電極（６）、主電極
（２）の接触部端の２個所でコロナ放電（11a）．（11
b）を発生する。印加電圧によつては、前記２個所のコ
ロナ放電部（11a）．（11b）にはさまれた誘電体パイプ
（４）の外周部全域にまで広がつてコロナ放電を発生す
る。誘電体パイプ（４）とシールド電極（６）との間で
発生するコロナ放電（11a）は、主に主電極（２）側に
紫外光を照射し、誘電体パイプ（４）と主電極（２）と
の間のコロナ放電（11b）は、主に主電極（１）側に紫
外光を照射する。シールド電極（６）の誘電体パイプ
（４）と接する部分は主電極（２）より対向方向に距離
ｈ（例えばｈ＝0.5〜2mm）だけ主電極（１）側に位置
し、主電極（２）の凸部頂上部分を見通せる配置となつ
ているので、コロナ放電（11a）より発する紫外光は主
電極（２）の凸部頂上近傍も照射することができる。
その結果、主放電空間全体は均一に予備電離され、そ
の後、主放電（10）の空間で均一な主放電が開始する。
この時、シールド電極（６）と主電極（１）との間の距
離を主電極（１）．（２）の間の距離より大きくとり且
つ、電界強度を緩和する緩和部（７）を設けているた
め、シールド電極（６）と主電極（１）との間の距離が
比較的近いにも拘らず放電は発生しない。
の後、主放電（10）の空間で均一な主放電が開始する。
この時、シールド電極（６）と主電極（１）との間の距
離を主電極（１）．（２）の間の距離より大きくとり且
つ、電界強度を緩和する緩和部（７）を設けているた
め、シールド電極（６）と主電極（１）との間の距離が
比較的近いにも拘らず放電は発生しない。
第１図の構成でKrFエキシマレーザーを発振させると
均一なレーザービームを得ることができた。従来例の第
４図の構成では主電極（２）の近傍ではレーザービーム
強度が弱かつたのが、この発明の構成では改善され、レ
ーザー発振効率も向上した。
均一なレーザービームを得ることができた。従来例の第
４図の構成では主電極（２）の近傍ではレーザービーム
強度が弱かつたのが、この発明の構成では改善され、レ
ーザー発振効率も向上した。
なお、上記実施例では主電極（１）と補助電極（５）
を同電位としたが、文献Tallman.C.R..“A Study of Ex
cimer Laser Preionization techniques"Top Meet Exci
mer Lasers.WB4.1〜WB4.3.1979にも示されているように
補助電極（５）の電圧の立ち上がり速度を上げることに
より予備電離電子数が多くなるので、回路上の工夫によ
り主電極（１）と補助電極（５）を切り離して、補助電
極（５）の電圧立ち上がり速度を速くすると更に予備電
離の効果が上がる。
を同電位としたが、文献Tallman.C.R..“A Study of Ex
cimer Laser Preionization techniques"Top Meet Exci
mer Lasers.WB4.1〜WB4.3.1979にも示されているように
補助電極（５）の電圧の立ち上がり速度を上げることに
より予備電離電子数が多くなるので、回路上の工夫によ
り主電極（１）と補助電極（５）を切り離して、補助電
極（５）の電圧立ち上がり速度を速くすると更に予備電
離の効果が上がる。
第２図において方向記号（13）はガス流の進行方向を
表わすが、上記実施例において第２図の様に、シールド
電極（6a）をガスダクトを兼ねる形状とする事により、
電極部でのガス流れを均一化でき高繰り返しレーザー発
振に適する。
表わすが、上記実施例において第２図の様に、シールド
電極（6a）をガスダクトを兼ねる形状とする事により、
電極部でのガス流れを均一化でき高繰り返しレーザー発
振に適する。
また、上記実施例において主電極（２）、シールド電
極（６）を接地する必要はない。例えば、逆に主電極
（１）を接地する等の電気適に逆の極性としても同様の
効果が得られる。
極（６）を接地する必要はない。例えば、逆に主電極
（１）を接地する等の電気適に逆の極性としても同様の
効果が得られる。
また、上記実施例において主電極（２）と誘電体パイ
プ（４）との接触部およびシールド電極（６）の誘電体
パイプ（４）との接触部は必ずしも接触する必要はなく
近接してギヤツプを設けることによつても同様の効果が
得られる。
プ（４）との接触部およびシールド電極（６）の誘電体
パイプ（４）との接触部は必ずしも接触する必要はなく
近接してギヤツプを設けることによつても同様の効果が
得られる。
以上のようにこの発明によれば主なコロナ放電部を２
個所となるよう構成し、予備電離を増やせる構成とした
ので、安定な主放電が得られレーザ発振効率を高くする
ことができる。
個所となるよう構成し、予備電離を増やせる構成とした
ので、安定な主放電が得られレーザ発振効率を高くする
ことができる。
第１図はこの発明の一実施例による横方向放電励起パル
スレーザー装置を示す断面図、第２図はこの発明の他の
実施例を示す断面図、第３図．第４図及び第５図は従来
の横方向放電励起パルスレーザーを示す断面図である。 図において、（１）．（２）は主電極、（４）は中空の
誘電体パイプ、（５）は補助電極、（６）はシールド電
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。
スレーザー装置を示す断面図、第２図はこの発明の他の
実施例を示す断面図、第３図．第４図及び第５図は従来
の横方向放電励起パルスレーザーを示す断面図である。 図において、（１）．（２）は主電極、（４）は中空の
誘電体パイプ、（５）は補助電極、（６）はシールド電
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。
Claims (1)
- 【請求項１】光軸方向に凸部が所定の長さ対向するよう
に配置された第１及び第２の主電極、この第１の電極の
両端に上記第２の電極の凸部頂上部を見通す位置に上記
光軸と平行に上記第１の電極と接触または近接した第１
の対向部を形成するように配置された中空状の一対の誘
電体パイプ、この各誘電体パイプの内部に配置された一
対の補助電極、上記第１の電極の凸部頂上部を見通す位
置に上記誘電体パイプと接触または近接した第２の対向
部が上記光軸と平行に所定の長さ形成されるように配置
された一対のシールド電極を備えた横方向放電励起パル
スレーザー発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14604189A JP2794792B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 横方向放電励起パルスレーザー発振装置 |
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| JP14604189A JP2794792B2 (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 横方向放電励起パルスレーザー発振装置 |
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-
1989
- 1989-06-07 JP JP14604189A patent/JP2794792B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
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| JPH039582A (ja) | 1991-01-17 |
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