JPH01194481A

JPH01194481A - ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JPH01194481A
Application number: JP1891388A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Takagi; 茂行高木; Saburo Sato; 三郎佐藤; Yutaka Uchida; 裕内田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1989-08-04

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）この発明は放電管内に設けられた主放電電極間を予備電
離する複数のピン電極対を有するガスレーザ発振装置に
関する。

（従来の技術）一般的な高気圧パルスガスレーザ装置は、レーザガス媒
質が所定の圧力で封入されたレーザ管内に主放電電極か
設けられ、この主放電電極の近傍には複数のピン電極対
が設けられている。これらのピン電極対は、上記主放電
電極間で主放電が発生されるのに先立って、それぞれが
ピンスパーク放電を発生し、上記主放電電極間を予備電
離して主放電が安定して発生されるように設けられてい
る。

上述のようなガスレーザ発振装置には、例えば第５図お
よび第６図に示されるように、ｔＭ成されたものがあり
以下その構造について説明する。

図中に示される放電管１内にはレーザガス媒質としての
Ｈｅ−Ｎ２−ＣＯ２？Ｈ合ガスあるいはＸｅ−ＨＣｌ−
Ｈｅのようなエキシマレーザ−ガス等の混合ガスが所定
圧力を保って封入されている。

そして、上記放電管１の内側には所定間隔をもって対向
された陰極２および陽極３が長手方向をもって設けられ
ており、この陰極２および陽極３はそれぞれ支持板体４
．５に結合されて支持されている。上記陰極２側の支持
板体４には陰極２側のピン電極６・・・が複数本、厚さ
方向に貫通状態に設けられている。これら陰極２側のピ
ン電極６・・・は上記陰極２の外側に沿って配設されて
おり、互いに等間隔をもって配設されている。また、こ
れらピン電極６・・・の支持板体４の下側に位置される
部分の中途部にはそれぞれピーキングコンデンサ７・・
・が設けられ、また上側に突出された端部には陰極２へ
配線されるリード線８の一端側が接続されている。ここ
で、リード線８の他端側は高電圧電源９に接続されてい
る。

一方、上記陽極３側の支持板体５には、上記陰極２側の
ピン電極６・・・にそれぞれ対応する位置に陽極３側の
ピン電極１０・・・が配設されている。

そして、上゛記支持板体５には通電性があり、リード線
１１の一端が接続されている。このリード線１１の他端
は上記高電圧電源９に接続されており、中途部がアース
されている。

そして、このように構成されたピン電極対６・・・、１
０・・・は第６図に示されるように互いの先端の間の距
離が略一定に保たれている。また、上記放電管１内には
熱交換器１２およびファン１３が配設されている。

このように構成され、上記光電圧電源９から電圧が印加
されることで、ピーキングコンデンサ７・・・に−次的
に電気エネルギが蓄えられる。そして、このピーキング
コンデンサ７・・・の容量を越えることで上記ピン電極
対６・・・、１０・・・の間にスパーク放電が発生され
る。この放電によりＵＶ（紫外線）光が発生して主放電
電極２．３間を励起し、主放電を引起こすようになって
いる。つまり、主放電を発生する前に上記ピン電極対６
・・・、１０・・・の間でスパーク放電を発生すること
により、上述の主放電を陰極２、陽極３の間て平均的に
発生し、アーク放電が発生することを防止できるように
構成されている。

（発明が解決しようとする課題）上述のように構成されたピン電極により予備電離して主
放電を発生するガスレーザ発振装置は、上記ピン電極対
の対向された先端間の距離が略−定に保たれることで、
同時に放電するようになっているが、厳密には間隔にわ
ずかなばらつきがあり、放電を開始する時期にずれがあ
る。ピン電極が始めに放電を開始してから全てのピン電
極対で放電が発生するまでにはある程度の時間幅があっ
た。このように時間的にずれをもって予備電離された主
放電電極は、全体に亘って均一な放電を発生できなくな
ることがあり、また、放電パルスに時間的なずれを生じ
ることで、複数の発振装置を用いたシステムや増幅シス
テムを構成する際には、効率の高い運転ができなくなる
ことがあるという事情があった。

この発明は上記事情に着目してなされたものであり、ピ
ン電極対の放電発生時期を一定にし、主放電を均一に発
生することで、高効率でレーザ光を発生し、複数の発振
装置による同期運転や増幅システムを構成する場合に安
定したレーザ発振ができるガスレーザ発振装置を提供す
ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）この発明はレーザ管内に陰極および陽極からなる主放電
電極を設け、これら主放電電極の近傍に複数のピン電極
対を設け、上記レーザ管を挾んで対峙する鏡体により構
成される光共振器を設けたガスレーザ発振装置において
、上記複数のピン電極対のうち少なくとも一対のピン電
極対の放電間の電界強度を他のピン電極対の放電間より
も高く設定したトリガービン電極対としたことにより、
このトリガーピン電極対が他のピン電極対に先立って放
電を発生し、この放電によって他のピン電極が予備電離
され一斉に放電が開始されるように構成されたガスレー
ザ発振装置にある。

（作用）上述のように構成されたガスレーザ発振装置は、放電部
分の離間距離が他のピン電極対よりも小さく形成された
トリガーピン電極対が設けられることで、ピーキングコ
ンデンサの容量を越えた電気エネルギにより、始めに上
記トリガーピン電極対に放電が発生し、この放電により
予備電離され一斉に他のピン電極が放電を発生する。こ
のように均一な予備電離を略同時に行なうことにより、
空間的、時間的に安定した主放電を得ることができ効率
の高いレーザ発振ができる。

（実施例）この発明における第１実施例を第１図乃至第３図を参照
して説明するがガスレーザ発振装置の基本的構成は第５
図および第６図に示される従来例と同様のため同一構成
部分に関しては同一符号を付して説明を省略する。

レーザガス媒質が所定圧力で封入されたレーザ管内には
、第１図に示されるような陰極２および陽極３が設けら
れている。上記陰極２は支持板体４の下面に結合されて
おり、また、陽極３は支持板体５の上面に結合され、互
いの電極２．３が所定間隔をもって対向されることで主
放電電極が形成されている。また、上記陰極２の近傍に
位置される支持板体４には厚さ方向に貫通状態に複数の
ピン電極６・・・が設けられている。これらピン電極６
・・・は陰極２に沿って等間隔で設けられており、支持
板体４の下側に位置される部分にはピーキングコンデン
サ７・・・がそれぞれ設けられている。

そして、上記陰極２側のピン電極６・・・に対向される
支持板体５にはそれぞれ、陽極３側のピン電極１０・・
・が配設されている。これらピン電極対６・・・、１０
・・・の対向される先端部間の距離は寸法ａ例えば１．
５〜２　ｍＷで形成されている。

さらに、上記ピン電極対６・・・、１０・・・のうち主
放電電極２．３の最端部に位置される４つのピン電極対
は、それぞれの放電部間の距離か寸法すをもって離され
ることでトリガーピン電極対１４・・・が形成されてい
る。ここで、寸法すは例えば０．５朋である。つまり、
上記寸法ａと寸法すはａ／２≧ｂの関係で形成されてい
る。

さらに、上記放電管を挟んで対峙する図示しない一対の
鏡体が設けられており、このうち一方の鏡体はその反射
率が低く設定されており、出力鏡を形成し、他方の鏡体
は高反射率をもって形成され、これら２つの鏡体で光共
振器が形成されている。

このように形成されることにより、図示しない高電圧電
源からの電圧の印加によりピーキングコンデンサ７・・
・に電気エネルギが一時的に蓄えられる。そして、この
ピーキングコンデンサ７・・・のうち始めに容量を越え
るのが、上記トリガーピン電極対１４・・・に接続され
たピーキングコンデンサ７・・・であり、まず、これら
トリガーピン電極対１４・・・でスパーク放電が発生す
る。そして、この放電によりＵＶ光が発生し、隣接され
た他のピン電極対６・・・、１０・・・を予備電離する
。こうして予備電離された他のピン電極対６・・・、１
０・・・は同時にスパーク放電を発生し、主放電電極２
．３間を均一に励起する。

−に発生し、効率の高いレーザ発振ができる。

こうして、各ピン電極６・・・、１０・・・が同時にス
パーク放電を発生すると時間とピンスパーク電流の関係
は第３図に示されるようになり、放電が一斉に行なわれ
ることがわかる。図中において一点鎖線、二点鎖線、お
よび実線は配設位置の異なるそれぞれのピン電極対を示
しており、それらの関係は従来構造の結果を示す第２図
と比較することによって、その時間的なずれの違いがわ
かる。つまり、放電の発生される時期に大きく差がある
従来構造のものに比較して、この実施例におけるガスレ
ーザ発振装置は全てのピン電極対６・・・、１０・・・
間で略同時に全体に亘って放電が発生されるので、極め
て効率よくレーザガス媒質を励起することができる。

以下、この発明の第２実施例について第４図を参照して
説明するが、その基本的構造は従来例と同様に構成され
ているので相違点についてのみ説明する。放電管にはガ
スレーザ媒質が所定の圧力で封入されており、この放電
管の内部には図中に示されるように支持板体４．５に固
定された陰匪２および陽極３が所定距離をもって対向し
て設けられている。

そして、上記陰極２の近傍に位置される支持板体４には
陰極２側の複数のピン電極６が厚さ方向に貫通状態に設
けられている。これらピン電極６・・・は上記陰極２の
縁部に沿って所定間隔をもって配設されており、先端側
の中途部にはピーキングコンデンサ７かそれぞれ設けら
れている。ここでこれらピン電極６・・・の先端は上記
陰極２の放電面に略一致するように設けられている。そ
して、これらのピン電極６・・・に対向される陽極３側
の支持板体５にはそれぞれピン電極１０・・・が設けら
れている。ここで、ピン電極１０・・・の先端は上記陽
極３よりも上側に突出して設けられ、陰極２側のピン電
極６・・・の先端に対して所定の間隔をもって設けられ
ている。このようにピン電極６・・・、１０・・・によ
り複数対のビン電極対６・・・、１０・・・が形成され
ている。

そして、上記ピン電極対６・・・、１０・・・のそれぞ
れの先端は半球状に形成されており、さらに、上記主放
電電極２．３のそれぞれの端部に位置される。つまり四
隅部に位置される４本のビン電極対６・・・、１０・・
・の、それぞれの先端部は互いに先端が対向される円錐
針状に形成されることでトリガーピン電極対１４・・・
を形成しており、他のビン電極対６・・・、１０・・・
よりも低い電圧で放電を発生するようになっている。

このように構成されることにより、従来構造においては
放電の発生が遅れがちな主放電電極２．３の端部側のビ
ン電極対をトリガーピン電極対１４・・・とすることに
より、他のピン電極６・・・、１０・・・に先駆けて放
電を発生し、この放電によりＵＶ光が発生される。この
ＵＶ光の照射で他のビン電極対６・・・、１０・・・が
予備電離され、−斉に放電を開始する。このようにトリ
ガーピン電極対１４・・・により、他のビン電極対６・
・・、１０・・・を予備電離することで、主放電電極２
．３の予備電離が全体に亘って略同時且つ均一に行われ
るため、発生される主放電も均一であり品質の高いレー
ザ光を発振することができ、また、レーザ光出力も向上
できる。ここで、上記ピン電極６・・・、７・・・が放
電を発生する時間と主放電が発生する時間との差は、略
一定の例えば５０〜１００ｎｓｅｃと安定することがで
きる。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
い。例えば、上記各実施例ではトリガーピン電極対１４
・・・を主放電電極２．３の端部側に設けているが、こ
れに限定されず、いずれの位置に設けられたピン電極６
・・・、１０・・・によって形成してもよい。ただし、
陰極２と陽極３に沿って長手方向の左右側に亘って対象
的に設けることが望ましい。つまりトリガーピン電極対
１４・・・を主放電電極２．３に対して非対称的に配設
すると、予備電離か空間的に不均一となるため、対称的
に設けた場合よりレーザ光発振の効率が低くなってしま
うからである。しかし、トリガーピン電極対１４を設け
ない場合に比較すれば非対称的であっても設けられてい
る場合の方が効率の高いレーザ光発振ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、主放電電極間を
予備電離する、複数のビン電極対のうち少なくとも１対
の電界強度を他よりも高く設定してトリガーピン電極対
としたことにより、他のビン電極対の予備電離放電に先
立って放電を発生し、他のビン電極対を予備電離し、複
数配設されたビン電極対で略同時に放電を発生すること
ができる。そして空間的に均一に予備電離を行なうこと
ができ、さらに、各ビン電極対による予備電離放電の時
間的なずれを減少できるので、複数の装置の同期運転や
、増幅システム構成においても、作動の安定性を向上で
きるガスレーザ発振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明における第１実施例の要部を示す側面
図、第２図は従来構造におけるガスレーザ発振装置の予
備電離のピンスパーク電流と時間との関係図、第３図は
この発明における第１実施例の予備電離のピンスパーク
電流と時間との関係図、第４図はこの発明における第２
実施例の要部を示す側面図、第５図および第６図は従来
例であり、第５図はガスレーザ発振装置の正断面図、第
６図は主放電電極の周囲にピン電極対が設けられた状態
を示す側面図である。２・・・陰極、３・・・陽極、６・・・ピン電極、１０
・・・ピン電極、１４・・・トリガーピン電極対。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図時間　　　　　　　　　　　　　　　　稍間第２図　　
　　　第３図

Claims

【特許請求の範囲】

　レーザガス媒質が所定の圧力で封入されたレーザ管と
、上記レーザ管内に配置された陰極および陽極からなる
主放電電極と、これら主放電電極の近傍に設けられ主放
電に先立ち上記主放電電極間を予備電離する複数のピン
電極対と、上記レーザ管を挟んで対峙する鏡体により構
成される光共振器とを有するガスレーザ発振装置におい
て、上記複数のピン電極対のうちの少なくとも一対のピ
ン電極対の放電間を他のピン電極対に先立って放電を発
生するように他のピン電極対の放電間よりも高い電界強
度をもったトリガーピン電極対としたことを特徴とする
ガスレーザ発振装置。