JP5817057B2

JP5817057B2 - レーザチャンバ

Info

Publication number: JP5817057B2
Application number: JP2011105692A
Authority: JP
Inventors: 哲雄境野
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2031-05-10
Also published as: JP2012238677A

Description

本発明は、レーザ光を発生させるためのレーザチャンバに関し、詳しくは、筐体の材質がポリエーテルイミドであることにより、紫外線に強い筐体を備えたレーザチャンバに係るものである。

従来のレーザチャンバは、筐体と、Ｎｄ：ＹＡＧロッド部と、レーザ励起用のフラッシュランプ部とを含んで構成され、前記筐体の材質は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（以下「ＰＥＥＫ」という。）であった（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１３６４７８号公報

しかし、前記従来のレーザチャンバにおいては、フラッシュランプ部が光を発する際に生じる紫外線により、ＰＥＥＫ製の筐体の内壁が腐食し、筐体の機械的強度や絶縁破壊強度を低下させるおそれがあった。

そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、紫外線に強い筐体を備えたレーザチャンバを提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明によるレーザチャンバは、ポリエーテルイミドからなる筐体と、前記筐体の内部に設けられ、光を発するフラッシュランプと、前記筐体の壁面内部に設けられ、前記フラッシュランプを点灯するトリガ電圧を印加するトリガ電極と、前記筐体の内部に設けられ、前記フラッシュランプの発光によって励起され、光を放出するレーザ媒質と、を含んで構成され、前記筐体は、その中心軸に沿って上下に２分割されて、第１筐体と第２筐体とが分解組立可能に組み合わされ、前記２分割された一方の筐体内には前記フラッシュランプが着脱可能に設けられ、他方の筐体内には前記レーザ媒質が着脱可能に設けられており、前記フラッシュランプが設けられる一方の筐体の壁面部材には、前記トリガ電極を収容するための凹部が設けられたものである。

また、前記筐体は、不透明とされたものである。

さらに、前記筐体は、黒色とされたものである。

またさらに、前記筐体は、顔料により黒色とされたものである。

請求項１に係る発明によれば、筐体は、その材質がポリエーテルイミド（以下「ＰＥＩ」という。）であるため、ＰＥＥＫ製のものに比べ、紫外線に強く腐食し難い。したがって、レーザ光を発生させる際に、フラッシュランプから生じた紫外線が筐体の内壁に照射された場合でも、内壁が腐食し難いので薄くなり難く、筐体の機械的強度が低下することを抑制することができる。また、筐体内壁が薄くなり難いことにより、絶縁破壊強度の低下を抑制することができる。さらに、ＰＥＩは、ＰＥＥＫと比べ、高い絶縁破壊強度を有するため、フラッシュランプを点灯するトリガ電圧による筐体の絶縁破壊が生じ難い。したがって、筐体外部に放電が行われることを防ぎ、トリガノイズを抑制することができる。またさらに、ＰＥＩは、ＰＥＥＫと比べ、体積固有抵抗が小さいため、筐体壁面内部のトリガ電極から筐体内部のフラッシュランプへトリガ電圧を容易に印加することができる。そして、ＰＥＩは、ＰＥＥＫと比べ、安価であるため、筐体を安価に製造することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、筐体は、不透明とされるため、筐体内部からの光や熱の漏洩を抑制することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、筐体は、黒色とされるため、筐体内部からの光や熱の漏洩をより抑制することができる。

またさらに、請求項４に係る発明によれば、筐体は、顔料により黒色とされるため、カーボンファイバーで着色する場合に比べ、安価に製造することができる。

本発明によるレーザチャンバを備えたレーザ発振器を示す概略図である。図１のレーザチャンバを一部分解して示す斜視図である。ＰＥＩとＰＥＥＫの物性を対比して示す表である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明によるレーザチャンバを備えたレーザ発振器を示す概略図である。このレーザ発振器は、レーザ光を発生させるためのものであり、本発明によるレーザチャンバ１と、レーザチャンバ１の前方（図１における右側）に設けられた前部ミラー２ａと、レーザチャンバ１の後方（図１における左側）に設けられた後部ミラー２ｂとから構成される。

前記レーザチャンバ１は、筐体１１と、フラッシュランプ１２と、トリガ電極１３と、レーザ媒質１４とを含んで構成される。前記筐体１１は、フラッシュランプ１２とレーザ媒質１４とを内部に収容する熱可塑性樹脂製の容器であり、中心軸に沿って上下に２分割されて、第１筐体１１ａと第２筐体１１ｂと蓋体１１ｃが分解組立可能に組み合わされている。第１筐体１１ａの上側の壁面部材にはトリガ電極１３を収容するための凹部１５が設けられ、トリガ電極１３が収容された状態で、筐体１１と同材質製の蓋体１１ｃが上側から取付けられる。第１筐体１１ａの前後方向のそれぞれの壁面部材の一部には、フラッシュランプ１２の点灯を維持するためのランプ電極１２ａを通す開口部１６ａが設けられている。また、第２筐体１１ｂの前後方向のそれぞれの壁面部材の一部には、レーザ媒質１４から放出される光を通過させるための開口部１６ｂが設けられている。

図２に示すように、筐体１１の形状は略直方体であり、第１筐体１１ａに設けられた前記凹部１５の平面視形状は略長方形である。なお、筐体１１の形状は、立方体や円柱状としてもよく、第１筐体１１ａに設けられた凹部１５の平面視形状は、楕円形や多角形としてもよい。

図１に示すように、筐体１１の内部には、フラッシュランプ１２が、第１筐体１１ａに着脱可能に設けられている。このフラッシュランプ１２は、レーザ媒質１４を励起するための光を発するもので、例えば、約３２０〜３８０ｎｍの波長の紫外線を放出するキセノンフラッシュランプが使用される。フラッシュランプ１２の両端には、トリガ電圧の印加によりこのフラッシュランプ１２が点灯した状態を維持するためのランプ電極１２ａが接続されている。このランプ電極１２ａは、第１筐体１１ａの壁面部材に設けられた開口部１６ａを通って筐体１１外部に設けられた電源に接続されている。なお、フラッシュランプ１２は、上記キセノンフラッシュランプに限られず、レーザ媒質１４を励起可能なランプであれば他のランプの中から選択することができる。

第１筐体１１ａの上側の壁面部材に設けられた凹部１５の底にはトリガ電極１３が設けられている。このトリガ電極１３は、フラッシュランプ１２にトリガ電圧を印加するもので、トリガ電圧を印加することによりフラッシュランプ１２内でアーク放電を生じさせ、フラッシュランプ１２を点灯させるようになっている。図２に示すように、このトリガ電極１３の平面視形状は、第１筐体１１ａに設けられた凹部１５の平面視形状と同様の略長方形である。トリガ電極１３の平面視形状は、第１筐体１１ａに設けられた凹部１５に収容可能であれば他の形状としてもよい。なお、このトリガ電極１３は、第１筐体１１ａの壁面部材の内部に埋め込んで設けられてもよい。

図１に示すように、筐体１１の内部には、フラッシュランプ１２と平行に、レーザ媒質１４が設けられている。このレーザ媒質１４は、フラッシュランプ１２の発光によって励起されて光を放出するものであって、第２筐体１１ｂに着脱可能に設けられている。レーザ媒質１４としては、例えば、波長が１０６４ｎｍの光を発生させるネオジウム添加ＹＡＧ（Ｎｄ：ＹＡＧ）が使用される。

レーザ媒質１４から放出された光は、第２筐体１１ｂの前後に設けられた前部ミラー２ａ及び後部ミラー２ｂにより増幅される。前部ミラー２ａは、第２筐体１１ｂの前方、すなわちレーザ光の放出される側に設けられ、後部ミラー２ｂは、第２筐体１１ｂの後方、すなわち第２筐体１１ｂを挟んで前部ミラー２ａの反対側に設けられる。前部ミラー２ａと後部ミラー２ｂとは、それぞれレーザ媒質１４から放出される光の光軸上に設けられ、レーザ媒質１４から放出された光を互いの間で反射させる。前部ミラー２ａはハーフミラーであり、前部ミラー２ａと後部ミラー２ｂとの間で増幅された光の一部が、前部ミラー２ａからレーザ光として放出される。

ここで、本発明においては、前記筐体１１の材質は耐熱性や難燃性に優れ、ＰＥＥＫと比べ紫外線に強い非晶性の熱可塑性樹脂であるＰＥＩである。ＰＥＩは、ＰＥＥＫと比べ安価であるため、ＰＥＩ製の筐体１１はＰＥＥＫ製の筐体と比べ、安価に製造することができる。また、図３に示すように、ＰＥＩはＰＥＥＫと同様、特性としては、レーザチャンバ１の筐体１１として適した機械的特性及び熱的特性を有している。さらに、電気的特性におけるＰＥＩの絶縁破壊強度は、３３ＫＶ／ｍｍであり、ＰＥＥＫよりも高い。さらに、ＰＥＩの体積固有抵抗は、１０^１５Ω・ｃｍであり、ＰＥＥＫよりも低い。

また、筐体１１は、不透明とされるため、筐体１１内部からの光や熱の漏洩を抑制することができる。さらに、筐体１１は、黒色とされるため、筐体１１内部からの光や熱の漏洩をより抑制することができる。またさらに、筐体１１は、顔料により黒色とされるため、ＰＥＩを例えばカーボンファイバーにより着色する場合に比べ、安価に製造することができる。

次に、このように構成されたレーザ発振器の動作について、図１，３を参照して説明する。このレーザ発振器によってレーザ光を発生させる際には、図１において、まず、トリガ電極１３により、フラッシュランプ１２に、例えば、２０ｋＶのトリガ電圧を印加する。この際、図３に示すように、ＰＥＩ製の筐体１１の体積固有抵抗はＰＥＥＫ製のものと比べて小さいため、筐体１１の壁面部材の凹部１５に設けられたトリガ電極１３からフラッシュランプ１２へ、トリガ電圧を容易に印加することができる。また、ＰＥＩ製の筐体１１の絶縁破壊強度は、ＰＥＥＫ製のものと比べて高いため、トリガ電圧による筐体１１の絶縁破壊が生じ難い。したがって、筐体１１外部に放電が行われることを防ぐことができ、ＰＥＥＫ製の筐体と比べ、トリガノイズを抑制することができる。

次に、フラッシュランプ１２は、トリガ電圧を印加されるとアーク放電を生じて点灯する。フラッシュランプ１２がキセノンフラッシュランプである場合、約３２０〜３８０ｎｍの波長の紫外線を発する。この際、ＰＥＩ製の筐体１１は、紫外線に強く腐食し難いので、フラッシュランプ１２から生じた紫外線を照射されても、腐食により内壁が薄くなり難く、筐体１１の機械的強度が低下することを抑制することができる。また、筐体１１の内壁が薄くなり難いことにより、絶縁破壊強度の低下を抑制することができる。

前記フラッシュランプ１２が点灯すると、フラッシュランプ１２から発せられた光により、レーザ媒質１４が励起され、光を放出する。放出された光は、第２筐体１１ｂの開口部１６ｂを通って前部ミラー２ａと後部ミラー２ｂとの間で反射され、反射されるたびにレーザ媒質１４内で誘導放出を生じることにより増幅される。そして、増幅された光の一部がハーフミラーとなっている前部ミラー２ａを通過して、レーザ光として放出される。

１…レーザチャンバ
１１…筐体
１１ａ…第１筐体
１１ｂ…第２筐体
１１ｃ…蓋体
１６ａ…第１筐体の開口部
１６ｂ…第２筐体の開口部
１２…フラッシュランプ
１２ａ…ランプ電極
１３…トリガ電極
１４…レーザ媒質
１５…凹部
２ａ…前部ミラー
２ｂ…後部ミラー

Claims

ポリエーテルイミドからなる筐体と、
前記筐体の内部に設けられ、光を発するフラッシュランプと、
前記筐体の壁面内部に設けられ、前記フラッシュランプを点灯するトリガ電圧を印加するトリガ電極と、
前記筐体の内部に設けられ、前記フラッシュランプの発光によって励起され、光を放出するレーザ媒質と、を含んで構成され、
前記筐体は、その中心軸に沿って上下に２分割されて、第１筐体と第２筐体とが分解組立可能に組み合わされ、前記２分割された一方の筐体内には前記フラッシュランプが着脱可能に設けられ、他方の筐体内には前記レーザ媒質が着脱可能に設けられており、
前記フラッシュランプが設けられる一方の筐体の壁面部材には、前記トリガ電極を収容するための凹部が設けられた、
ことを特徴とするレーザチャンバ。
前記筐体は、不透明とされたことを特徴とする請求項１に記載のレーザチャンバ。
前記筐体は、黒色とされたことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザチャンバ。
前記筐体は、顔料により黒色とされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザチャンバ。