JPH01152679A - パルスレーザ電極 - Google Patents

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、その電
極構造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，
レーザやＴＥＭＡＣＯ，レーザ等の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出力であるため、
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。

前記主電極２の長手方向両側に複数個の予備電離電極３
ｂ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
によって電子が光電離されて生成され、・主電極１と主
電極２間が予備電離される。ピーキングコンデンサに加
わる電圧が主電極１．２間の放電破壊電圧以上になると
主放電が開始し、レーザ光が発生する。この際予備電離
は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、予備電離電極と主放電領域とが離れているため
予備電離により生じる電子数密度が低かった。さらにレ
ーザガスを循環する構造上から予備電離電極３ａ、３ｂ
は有限個数を分割して配設するため、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易かった。以上の様に
局所的に電流密度が高いところが生じるため注入可能電
力が制限され、レーザ出力が制限されると共に、レーザ
励起効率が低かった。−力士放電が開始されると陰極近
傍の電子数が欠乏して陰極付近より放電が不安定となり
、主放電の持続時間が制限されて、レーザ発振の長パル
ス化が難しかった。

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強
度を高めかつ紫外線強度分布の一様性を確保するととも
に、主放電開始後の陰極近傍での電子数欠乏を防いで長
パルス化を可能とし。

また送風抵抗を減じて効率良く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、主電極１と対向する位置
に開孔部を有する主電極２を配置し前記主電極２裏面と
予備電離電極との間に密着して抵抗体と誘電体とを並列
に配置し、前記主電極１と予備電離電極とを同一電位と
して前記ＭＶパルスを前記主電極１と主電極２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、前記主電極２
の開孔部端部と前記誘電体を介して前記予備電離電極間
で起こるコロナ放電と前記誘電体表面を介して主電極２
の開孔部端部と前記抵抗体との間で起こる沿面放電によ
り強力な紫外線が発生して−様な予備電離が行われ、ま
た主放電開始後も前記対向体を介した沿面放電により陰
極近傍に電子が供給されるため電子の欠乏が起こらず、
安定した長パルス放電が可能になる。

（実　施　例） 以下本発明の一実施例を第１図および第２図第３図に基
づいて具体的に説明する。なお、第４図に示した従来型
と同一の部材は説明を省略する。

本実施例においては、第１図の断面図に示したように、
主電極１に対向する位置に、多孔式の主電極８が配設さ
れている。主電極１と主電極８間にはピーキングコンデ
ンサ９が接続され、同コンデンサ間にＨＶパルスが印加
される構成となっている。主電極８の裏面側には誘電体
１０及び抵抗体１１が予備電離電極１２により挟み込ま
れるように配設されている。予備電離電極１２は主電極
１と同電位になっている。主電極８の開孔部１３近傍を
拡大して詳細に示すと第２図及び第３図のようになる。

即ち主電極８の開孔部１３の端部には誘電体１０が密着
して配設されるが、抵抗体は主電極８に直接接続されず
開孔部１３のほぼ中央に配置される。また抵抗体の主電
極１と対向する面は誘電体と同一高さとなり、その断面
積は主電極８の開孔部１３の面積よりも小さい。一方予
備電離電極１２側では誘電体１０及び抵抗体１１共に電
気的に直接予備電離電極１２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、第１図に示す主電極１、主電極８間にＨＶパル
ス電圧が印加されると、ピーキングコンデンサ９を充電
すると共に予備電離電極１２、主電極８間にパルス高電
圧が印加される。パルス電圧が印加された直後はその立
ち上がり速度が急峻であるため第２図に示すように予備
電離電極１２→誘電体１０→主電極８→の経路即ち１４
に示す経路を電流が流れる。この際主電極８の端部で発
生するコロナ放電により主電極８の開孔部１３の端部に
紫外線１４が発生して主電極１と主電極８で構成する主
放電空間が予備電離される。電圧変化が急峻なＨＶパル
ス印加直後を過ぎると電流経路１５を電流が流れる時の
インピーダンスよりも、開孔部１３で生じた電子により
誘電体表面で放電が起こり易くなっているため、予備電
離電極１２から抵抗１１を通り誘電体１０の表面を介し
て主電極８にながれる経路のインピーダンスの方が小さ
くなる。この様子を第３図の経路１６に示す。この結果
誘電体１０の表面で起こる沿面放電により紫外線が発生
して、主放電空間を予備電離することになる。また、主
電極１と主電極８間の電圧が放電破壊電圧に達すると、
即ちピーキングコンデンサの電圧が放電破壊電圧に達す
ると両電極間に主放電１７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。

主放電が開始された後も、誘電体表面の放電は維持され
るので、ＨＶパルスの極性をプラスにしておけば陰極即
ち主電極８の近傍は常に電子補給が成され、放電が安定
に維持される。

この様に、本実施例のパルスレーザ電極を用いると、Ｈ
Ｖパルス印加直後は誘電体表面でのコロナ放電により予
備電離が行われ、この電離が弱まると共に抵抗を介した
誘電体表面での放電が起こって今度はこれより発生する
紫外線１４により予備電離が行われるので、従来の予備
電離型間で発生する放電と比較して、発生する紫外線の
強度は数倍に増大する。この結果主放電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リレー
ザ出力が増大する。また、予備電離によって生じる紫外
線１４は、開孔部１３内から一様に主放電空間を照射す
るため、予備電離電子の数密度分布は均一になり易い。

このため電流密度分布の均一な主放電１５を実現できる
。さらに主放電点弧後も陰極即ち主電極８の近傍は常に
電子補給が成されるので、放電が安定に維持される。

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
、強力な紫外線を長期間安定して発生させることができ
るので、長期間放電が可能になり、レーザ出力の長パル
ス化が可能になる。

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
電流密度分布が不均一になることがない、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。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、第２の開孔式主電
極の裏面側に予備電離電極を配し、予備電離電極と第２
の主電極間に誘電体と抵抗体を密着して配置したため、
誘電体表面でおこるコロナ放電と、誘電体表面を介して
主電極と抵抗体と予備電離電極間を流れる電流により維
持される沿面放電との相乗作用により、予備電離強度を
高め、かつ予備電離の一様性を高め、また予備電離によ
る電子補給時間を長くすることにより高出力で長パルス
のレーザ光が得られるパルスレーザ電極を提供すること
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断
面図、第２図および第３図は夫々第１図に示すパルスレ
ーザ電極の詳細動作を説明する図、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を示す図である。 １．２・・・主電極、　　　３ａ、　３ｂ・・・予備電
離電極、４ａ、　４ｂ、　９・・・ピーキングコンデン
サ、６・・・光共振器、　　　　　７・・・レーザ光、
８・・・多孔式主電極、　　１０・・・誘電体、１１・
・・抵抗体、　　　　　１２・・・予備電離電極、１３
・・・開孔部、　　　　　　１４・・・紫外線、１５、
１６・・・電流経路、１７・・・主放電。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 ＨＶノ寸ルス 第１図 ／４Ｖ／１１°ルス 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　第１の主電極と、この第１の主電極と対向して
   配置された多孔式の第２の主電極と、この第２の主電極
   をはさんで前記第１の主電極と対向する予備電離電極を
   設けたものに於て、前記第２の主電極と前記予備電離電
   極との間に誘電体と抵抗体とを並列に密着して配設した
   パルスレーザ電極。
2. （２）　誘電体は第２の主電極と予備電離電極双方に電
   気的に接続され、抵抗体は前記予備電離電極とのみ電気
   的に接続してなる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。
3. （３）　抵抗体は棒状であり、その中心は第２の主電極
   の開孔部中心と一致しかつ抵抗体の第１の主電極と対向
   する面は誘電体の表面と同一高さであり前記開孔部より
   も面積を小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。
4. （４）　予備電離電極は第１の主電極と同一電位とした
   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。