JPH01151276A

JPH01151276A - パルスレーザ電極

Info

Publication number: JPH01151276A
Application number: JP30951387A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yasuoka; 康一安岡; Toru Tamagawa; 徹玉川; Hiromichi Kono; 広道河野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-06-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、パルスレーザ発振装置に係り、特に。

そのパルスレーザ電極に関するものである。

（従来の技術）一般にレーザ発振を得るためには、レーザ媒質中での空
間的に均一な放電の発生を必要とするが、ＴＥＡＣＯ□
　レーザ、ＴＥＭＡＣＯ，レーザ等の短パルスレーザ光
を発生させるパルスレーザ発振装置では、その動作圧力
が散気圧もの高圧力であるため、上記の放電は集束し、
アーク放電になりやすい、これを防止するために、主放
電に先立って予備電離を行うのが普通である。第４図は
、従来のパルスレーザ発振装置の一例を示すものである
。

即ち、第４図に示したように、レーザ媒質中に配置され
る主電極１に対向する位置に、主電極２が配設され、前
記第１の主電極１の長手方向両側に、複数個の予備電離
電極３ａがピーキングコンデンサ４ａを介して、適当な
間隔をおいて配設され、また、前記第２の主電極２の長
手方向両側に複数個の予備電離電極３ｂが、ピーキング
コンデンサ４ｂを介して、前記予備電離電極３ａと対向
する位置に配設されている。

また、対向して配設された２つの主電極１，２はパルス
電源５に接続されている。

更に、対向する２つの主電極１，２の長手方向両端部に
は光共振器６が配設され、レーザ光７が出力される。

この様に構成された従来のパルスレーザ発振装置におい
ては、パルス電圧（ＨＶパルス）が印加されると、ＨＶ
パルス→ピーキングコンデンサ４ａ→予備電離電極３ａ
→予備電離電極３ｂ→ピーキングコンデンサ４ｂの回路
に電流が流れ、予備電離電極３ａと予備電離電極３ｂ間
で発生する放電によって紫外線が発生する。この紫外線
によって光電離されて生成される電子が第１の主電極１
と第２の主電極２間で行われる主放電をグロー状の均一
な放電とするために用いられる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述したような従来のパルスレーザ発振
装置においては、レーザガスの流路中に予備電離電極が
配置されているので、送風抵抗の増大を招いたり、主放
電領域のガス密度に粗密を生じさせる結果となっていた
。また、予備電離電極３ａ３ｂ間に発生する紫外線の強
度が低く、紫外線によって電離される電子の密度は１０
’／ｃｄと少なく、また、紫外線強度分布も均一でなか
った。レーザガスを循環する構造状から予備電離電極３
ａ３ｂは分割して配設されているため、主放電領域を照
射する紫外線強度に粗密ができ易く、予備電離電極３ａ
、３ｂの近傍における電子密度は高くなり、この結果主
放電の電流密度分布に粗密が発生して、注入可能電力が
制限されていた。このように、局所的に電流密度が高い
ところが生じるためレーザ励起効率が低下し全体のレー
ザ発振効率も低かった。

そこで、本発明は以上の欠点を除去するために提案され
たもので、その目的は、予備電離により生じる紫外線の
強度を高め、また、紫外線強度分布の一様性を確保する
とともに、送風抵抗を減じて、高効率大出力のレーザ光
を得ることができるパルスレーザ電極を提供することに
ある。

（発明の構成〕（問題点を解決するための手段）本発明のパルスレーザ電極は、第２の主電極の長手方向
両側に誘電体よりなる細隙を密着して配設し、細隙の内
側に前記第２の主電極と対向する位置に、予備電離電極
を配設し、かつ細隙の開口方向が主電極１及び主電極２
で作る放電空間内側に向、くように調整し、ＨＶパルス
を予備電離電極と第１の主電極間に印加する様に構成し
たものである。

（作　用）上のような構成を有する本発明によれば、主電極２の端
部と予備電離電極との間の誘電体表面で起こる沿面放電
により、強力な紫外線を発生させることができる。

また、光軸方向に一様に沿面放電させること番こより紫
外線の強度分布を一様とすることができ電流密度の均一
な主放電を点弧することができる。

（実施例）以下本発明の一実施例を第１図及び第２図にもとづいて
具体的に説明する。なお、第４図に示した従来型と同一
の部材は同一の符号を付して説明省略する。

本実施例においては、第１図の斜視図及び第２図の断面
図に詳細に示したように、第１の主電極１に対向する位
置に、第２の主電極２が配設されている。主電極１の長
手方向両側にガス流路を形成する誘電体８ａ、８ｂが配
設されている。主電極１はピーキングコンデンサ９を介
して主電極２と接続されている。この主電極２の電極長
手方向と直、父方向の両端部は、電極の長手方向と平行
方向に鋭角で切断された形状であり、電極の端部が細隙
１２ａ、ｂ中に入っている点が主電極１と異なる。さら
に、主電極２の前記両端部には、誘電体１０ａ。

１０ｂ及び誘電体１１ａ、　ｌｌｂよりなる細隙１２ａ
、　ｂが形成されており、前記細隙１２ａ、ｂの内側に
前記第２の主電極と対向する位置に、予備電離型ｔ！１
１３ａ。

１３ｂを配設し、かつ前記細隙１２ａ、ｂの開口方向が
前記主電極１及び主電極２で作る放電空間内側に向くよ
うに調整し、前記ＨＶパルスを予備電離電極１３ａ、　
ｂと前記第１の主電極１間に印加する様に構成したもの
である。この２個の予備電離電極１３ａ、　１３ｂはそ
れぞれパルス電源（ＨＶパルス）に配線のインダクタン
スが等しくなるように接続されている。

この様な構成を有する本実施例のパルスレーザ電極にお
いては、予備電離電極１３ａ、　ｂに高繰り返しパルス
電圧が印加されると、配線のインダクタンスを均等に効
果によって１両予備電離電極１３ａ。

ｂ→細隙１２ａ、ｂの内表面→主電極２→ピーキングコ
ンデンサ９→主電極１の経路を電流が等しく分流する。

即ち、細隙１２ａ、　１２ｂの内部表面を沿面放電の状
態で電流が流れる。この電流による予備電離放電によっ
て生じた紫外線１４は主電極１及び主電極２で形成する
主放電空間に照射される。また、上述したようにこの電
流はピーキングコンデンサ９を充電しながら主電極そし
てアースに流れる。

これにともないピーキングコンデンサ９の電圧が上昇し
て、主電極１と主電極２間の電圧が放電破壊電圧に達す
ると、両電極間に主放電１５が発生して、光共振器（図
示せず）の作用レーザ光が発生する。

この様に、本実施例のパルスレーザ電極を用いると、細
隙１２ａ、ｂ中の誘電体表面を電流が流れるため従来の
予備電離電極間で発生する放電と比較して電流密度が高
まり、予備電離放電により発生する紫外線の強度は、従
来の紫外線強度に比べて数倍に増大する。

また、予備電離によって生じる紫外線１４は、細隙１２
ａ、ｂの開口方向が成す角度を主放電空間に対して調整
することにより、その照射方向を制御でき、前記主放電
空間を有効に照射することができる。その結果紫外線１
４によって生じる電子数が従来の予備電離方式に比較し
て数倍以上になり、主放電１５の安定性が増すと共に主
放電電流密度の高い放電が可能になる。

さらに、主電極１，２の長手方向すなわち細隙１２の長
手方向に渡って均一に予備電離放電を点弧するので、主
放電空間を照射する紫外線１４も主電極の長手方向に均
一となり、電流密度分布の均一な主放電１５を実現でき
る。

以上より、高電流密度の主放電を一様に安定して点弧で
きるので、大出力のレーザ光を得ることができる。また
１強力な紫外線の照射方向を制御できるので、主放電領
域を一定に保持することができ、レーザ光の出力安定度
が高まりまたレーザ出カバターンも一定化することがで
きる。さらに。

従来の予備電離方式と比較して、ガス流路でもある前記
主放電領域を通過するガス流に対して障害物がないため
ガス流の密度分布が撹乱されず、主放電電流の電流密度
分布が不拘＝になることがない、その結果放電収縮が発
生せず発振効率が従来の予備電離方式に比較して大幅に
向上している。

次に本発明の他の実施例を説明する。本実施例において
は、第３図に示したように、第１の主電極１に対向する
位置に、第２の主電極２が配設されている。主電極１の
長手方向両側にガス流路を形成する誘電体８ａ、　８ｂ
が配設されている。主電極１はピーキングコンデンサを
を介して主電極２と接続されている。この主電極２の電
極長手方向と直交方向の両端部は、電極の長手方向と平
行方向に鋭角で切断された形状であり、その先端部は細
隙１２中に入る構成となっている。パルス電源（Ｈ■パ
ルス）は前記主電極１と主電極２間に接続されている。

予備電離電極１３ａ、ｂはそれぞれ配線のインダクタン
スが等しくなる様に同容量のコンデンサ１６ａ、　１６
ｂを介してアース電位である主電極１に接続される。ま
た前記主電極１と前記主電極２間に接続するコンデンサ
容量が前記主電極１と前記予備電離電極間に接続するコ
ンデンサ９の容量以上である様に構成している。

この様な構成を有する本実施例のパルスレーザ電極にお
いては、主電極１にパルス電圧が印加されると、主電極
２→ピーキングコンデンサ１６ａ、　ｂ→主電極１の順
に電流がながれピーキングコンデンサ１６ａ、　ｂが充
電される。これと同時に主電極２→細隙１２ａ、　ｂを
構成する誘電体ｌＯ１及び１１の誘電体の内表面→両予
備電離電極１３ａ、ｂ−＋：Ｉンデンサ１６ａ、ｂ→ア
ースの経路を電流が等しく分流する。

即ち、細隙１２ａ、　ｂの誘電体内表面を沿面放電の状
態で電流が流れる。この電流による予備電離放電によっ
て生じた紫外線は主電極１及び主電極２で形成する主放
電空間に照射される。また、ビーキングコンデンサ９の
電圧が上昇して、主電極１と主電極２の間の電圧が放電
破壊電圧に達すると、両生電極間に主放電が発生して、
光共振器（図示せず）の作用でレーザ光が発生する。

この様に、本実施例のパルスレーザ電極を用いると、細
隙中の誘電体表面を電流が流れるため従来の予備電離電
極間で発生する放電と比較して電流密度が高まり、予備
電離放電により発生する紫外線の強度は、従来の紫外線
強度に比べて数倍に増大する。また、コンデンサ容量１
６ａ、　ｂを変化させることによって誘電体表面をなが
れる電流値を可変できるため予備電離放電により発生す
る紫外線強度の制御が可能になる。更に、コンデンサ１
６ａ、ｂの容量を適切に選択することにより予備電離放
電開始時刻と主放電開始時刻との時間遅れも調節するこ
とが可能となり、ＣＯ，レーザ、エキシマレーザ等、対
象とするレーザに応じて最適な予備電離を行うことがで
きる。

また、予備電離によって生じる紫外線は、細隙１２ａ、
ｂの開口方向を主放電空間に対して調整することにより
、その照射方向を制御でき、前記主放電空間を有効に照
射することができる。

以上より１本実施例においては−様な主放電を高い電流
密度で安定にしかも効率よく点弧可能で有るばかりでな
く、運転ガス圧力等の諸条件に応じて予備電離強度、及
び予備放電と主放電との時間間隔を自由に制御可能であ
るため、　ＣＯ，パルスレーザを最適な動作条件で運転
することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、第２の主電極の長
手方向と直行する方向に誘電体よりなる細隙を前記主電
極に密着して配設し、予備電離電極と第２の主電極間で
誘電体表面上に沿面放電を起こさせることによって、予
備電離により生じる紫外線強度を高め、また、紫外線の
指向性を高めて、高出力のパルスレーザ光を得ることが
できるパルスレーザ電極を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すパルスレーザ電極の斜
視図、第２図は第１図に示すパルスレーザ電極の断面図
、第３図は本発明の他の実施例を示すパルスレーザ電極
の断面図、第４図は従来のパルスレーザ発振装置に用い
られる電極の概略構成図である。１．２・・・主電極、　　　　　３ａ、ｂ・・・予備電
離電極、４ａ、ｂ・・・ピーキングコンデンサ、５・・
・パルス電源、　　　６・・・光共振器、７・・・レー
ザ光、　　、　−８ａ、、ｂ−・・・誘電体。９・・・ピーキングコンデ、１０ａ、ｂ・・・誘電体を
、１１ａ、ｂ・・・誘電体を、１２ａ、ｂ・・・細　隙
。１３ａ、ｂ・・・予備電離電極、１４・・・紫外線、１
５・・・主放電。代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　　　第子丸　　　健第１図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の主電極と、この第１の主電極と対向して配
置された第２の主電極と、この第２の主電極の長手方向
両側に誘電体よりなる細隙を密着して配設し、前記細隙
の内側に前記第２の主電極と対向する位置に、予備電離
電極を配設したパルスレーザ電極。
（２）第１の主電極と第２の主電極間に接続するコンデ
ンサ容量が前記第１の主電極と予備電離電極間に接続す
るコンデンサ容量以上としたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のパルスレーザ電極。