JPH01266783A - レーザ装置 - Google Patents
レーザ装置Info
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- JPH01266783A JPH01266783A JP9339288A JP9339288A JPH01266783A JP H01266783 A JPH01266783 A JP H01266783A JP 9339288 A JP9339288 A JP 9339288A JP 9339288 A JP9339288 A JP 9339288A JP H01266783 A JPH01266783 A JP H01266783A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
- H01S3/09713—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
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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。
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、放電励起レーザ装置に関し、特に急峻な光パ
ルスを発生するレーザ装置に関するものである。
ルスを発生するレーザ装置に関するものである。
（従来の技術）
一般にレーザ発娠を１ｑる為には、レーザ媒質中で空間
的に均一な放電の発生を必要とするが、ＴＥＡ−ＣＯ２
レーザやエキシマ・レーザ等の短パルス・レーザ光を発
生させるパルス・レーザ装置では、その動作圧力が数気
圧の高圧であるため、上記の放電は収縮し、アークにな
りやすい。これを防止するために、主放電空間の電界分
布を調整したり、主放電に先立って予備電離を行うのが
普通である。
的に均一な放電の発生を必要とするが、ＴＥＡ−ＣＯ２
レーザやエキシマ・レーザ等の短パルス・レーザ光を発
生させるパルス・レーザ装置では、その動作圧力が数気
圧の高圧であるため、上記の放電は収縮し、アークにな
りやすい。これを防止するために、主放電空間の電界分
布を調整したり、主放電に先立って予備電離を行うのが
普通である。
従来のパルス・レーザ装置としてｔよ、第４図の様に真
空容器１０にレーザ・ガス容器１１からレーザ媒質を供
給し、この真空容器１０内のレーザ媒質中に配置される
第１の主電極に対向する位置に第２の主電極が配置され
、これら主電極の側面に予備電離電極３がピーキング・
コンデンサＣｐを介して配設されている。そして、この
予備電離電極３はパルス電圧（１−（Ｖパルス）が予備
電離電極に印加されると、前記予備電離電極３にスパー
ク放電が生じて紫外線が発生する。
空容器１０にレーザ・ガス容器１１からレーザ媒質を供
給し、この真空容器１０内のレーザ媒質中に配置される
第１の主電極に対向する位置に第２の主電極が配置され
、これら主電極の側面に予備電離電極３がピーキング・
コンデンサＣｐを介して配設されている。そして、この
予備電離電極３はパルス電圧（１−（Ｖパルス）が予備
電離電極に印加されると、前記予備電離電極３にスパー
ク放電が生じて紫外線が発生する。
この紫外線によって光電離された電子が、第１の主電極
と第２の主電極間で起こる主放電をグロ−状の均一な放
電とする為に用いられる。このように、従来のパルス・
レーザ装置における予備電離は、主に放電開始時に行わ
せるためのものでおった。
と第２の主電極間で起こる主放電をグロ−状の均一な放
電とする為に用いられる。このように、従来のパルス・
レーザ装置における予備電離は、主に放電開始時に行わ
せるためのものでおった。
（弁明が解決しようとする課題）
しかしながら、主放電を安定した状態に維持し、高出力
のレーザ光を得るために、主放電中は、陰極前面にイオ
ン・シースを形成し、強力な陰極降下電界により、十分
な電子を供給する必要がある。
のレーザ光を得るために、主放電中は、陰極前面にイオ
ン・シースを形成し、強力な陰極降下電界により、十分
な電子を供給する必要がある。
即ち、陰極前面上から主放電を安定に維持する十分な電
子が供給されないと、ここに形成される空間電荷の為に
放電が停止し、場合によっては放電の不均一の為にアー
クが発生してしまう。したがって放電中も、ずっと電離
源となる電子やＵＶ光を供給し続けることが望まれ、ま
た、この電離源強度は放電の進行とともに増大する為に
、エネルギ損が増大し、全体システム効率が低下してし
まっていた。
子が供給されないと、ここに形成される空間電荷の為に
放電が停止し、場合によっては放電の不均一の為にアー
クが発生してしまう。したがって放電中も、ずっと電離
源となる電子やＵＶ光を供給し続けることが望まれ、ま
た、この電離源強度は放電の進行とともに増大する為に
、エネルギ損が増大し、全体システム効率が低下してし
まっていた。
このように、従来のパルス・レーザ装置においては、予
備電離が放電開始時のみに行われ、主放電中に、電子ま
たはＵＶ光を供給することができないので、主放電を安
定した状態に維持することが出来ず、高出力のレーザ光
を得ることが出来なかった。
備電離が放電開始時のみに行われ、主放電中に、電子ま
たはＵＶ光を供給することができないので、主放電を安
定した状態に維持することが出来ず、高出力のレーザ光
を得ることが出来なかった。
本発明の目的は、主放電を均等に放電させ、また、主放
電を安定した状態に維持することができるレーザ装置を
提供することにある。
電を安定した状態に維持することができるレーザ装置を
提供することにある。
［発明の欝成］
（課題を解決するための手段）
本発明のレーザ装置は、レーザ媒質中封じ込んでいる密
閉容器内に第１の主電極と第２の主電極とを対向して配
置し、その両生電極間に主放電を起こさせるレーザ装置
において、前記レーザ媒質中に放電維持に寄与せしめか
つ最小の分子間を有するとともに前記レーザ媒質ガスの
成分分子を有する準安定レベルより小ざい電離電圧を有
するガスを添加したことを特徴とするものである。
閉容器内に第１の主電極と第２の主電極とを対向して配
置し、その両生電極間に主放電を起こさせるレーザ装置
において、前記レーザ媒質中に放電維持に寄与せしめか
つ最小の分子間を有するとともに前記レーザ媒質ガスの
成分分子を有する準安定レベルより小ざい電離電圧を有
するガスを添加したことを特徴とするものである。
（作 用）
本発明においては、予備電離電極によって主放電の前に
強烈なスパークを得ることができるので、放電空間を均
等に電離することができる。また主放電が例えばＸｅ
Ｃｌエキシマ・レーザの場合、Ｘｅ＋イオンだけでなく
、本発明によって添加した１」＋イオンによっても行わ
れているので、放電の応答性が良好で主放電の安定化が
可能となる。
強烈なスパークを得ることができるので、放電空間を均
等に電離することができる。また主放電が例えばＸｅ
Ｃｌエキシマ・レーザの場合、Ｘｅ＋イオンだけでなく
、本発明によって添加した１」＋イオンによっても行わ
れているので、放電の応答性が良好で主放電の安定化が
可能となる。
（実施例）
以下本発明を第１図に示す一実施例を参照して説明する
。第１図において、真空容器１０内に配置された第１の
主電極１に対向する位置に第２の主電極２が配置され、
これらの主電極１，２の側部には予備電極３が配設され
ている。
。第１図において、真空容器１０内に配置された第１の
主電極１に対向する位置に第２の主電極２が配置され、
これらの主電極１，２の側部には予備電極３が配設され
ている。
主電極１および予備電極３の一方はインダクタンスし２
およびピーキングコンデンサＣｐを介して高電圧急峻波
パルス発生器４の一方の端子に接続され、主電極２は直
接に、また予備電極３の他方はピーキングコンデンサＣ
ｐを介して高電圧急峻波パルス発生器４の他方の端子に
接続されている。
およびピーキングコンデンサＣｐを介して高電圧急峻波
パルス発生器４の一方の端子に接続され、主電極２は直
接に、また予備電極３の他方はピーキングコンデンサＣ
ｐを介して高電圧急峻波パルス発生器４の他方の端子に
接続されている。
また真空容器１０には外部のレーザガス容器１１からバ
ルブ１２を介してレーザ・ガスが必要聞く例えば１０
ａｔｍ）だけ注入されており、ざらに本発明においては
添加ガス容器１３から添ｈ０ガス（例えばＸｅ Ｃ１で
はＨガス）がバルブ１４を介して適当量（例えば０．６
５％）だけ注入される。
ルブ１２を介してレーザ・ガスが必要聞く例えば１０
ａｔｍ）だけ注入されており、ざらに本発明においては
添加ガス容器１３から添ｈ０ガス（例えばＸｅ Ｃ１で
はＨガス）がバルブ１４を介して適当量（例えば０．６
５％）だけ注入される。
本発明によるレーザ装置においては、放電励起レーザ・
ガス成分に陰極レースを急速に形成するため、移動度が
大きくかつレーザ・ガスの成分によって容易に電離され
るようなガス分子を選定するものである。
ガス成分に陰極レースを急速に形成するため、移動度が
大きくかつレーザ・ガスの成分によって容易に電離され
るようなガス分子を選定するものである。
すなわち、エキシマ・レーザとして代表的なＸｅ Ｃｌ
レーザを考えた場合、Ｘｅ Ｃｆ！レーザのガス成分は
例えばＸｅ ＝０．６５％、ＨＣ１＝０．０９％。
レーザを考えた場合、Ｘｅ Ｃｆ！レーザのガス成分は
例えばＸｅ ＝０．６５％、ＨＣ１＝０．０９％。
残りはＮｅとなっている。これらの成分ガスにおいて、
放電を維持しているのは、主としてＸ ｅである。すな
わち、大部分を占めているＮｅは電離電圧Ｖｉが■；
＝２１．５ｅｖと高く、電離は殆ど起らない。一方水素
原子ＨはｖＨ＝１３．６ｅｖとキセノンＸｅのＶ； ＝
１２．１ｅｖに次いで低く、十分に放電維持に寄与でき
るが、成分含有量がＨＣｆの形で０、０９％しかなく、
Ｘｅの０．６５％に比して遥かに少♀である。またＨＣ
１’の形でおるから放電によって分離して遊離原子Ｈま
たはイオン１」＋はざらに少なくなってしまうことにな
る。
放電を維持しているのは、主としてＸ ｅである。すな
わち、大部分を占めているＮｅは電離電圧Ｖｉが■；
＝２１．５ｅｖと高く、電離は殆ど起らない。一方水素
原子ＨはｖＨ＝１３．６ｅｖとキセノンＸｅのＶ； ＝
１２．１ｅｖに次いで低く、十分に放電維持に寄与でき
るが、成分含有量がＨＣｆの形で０、０９％しかなく、
Ｘｅの０．６５％に比して遥かに少♀である。またＨＣ
１’の形でおるから放電によって分離して遊離原子Ｈま
たはイオン１」＋はざらに少なくなってしまうことにな
る。
本発明においては、例えば水素を添加するものである。
すなわち、水素イオンはヘリウムを別とすれば、他の原
子や分子の移動度に比して１桁ないしそれ以上となって
いることがわかる。したがって水素ガスを少なくともＸ
ｅ以上に添加することにより放電が水素イオンとＸｅイ
オンで行われることになる。ト１＋イオンの２０倍以上
の大きな移動度を有しているから、陰極前面に速やかに
移動する。この陰極前面にＨ＋イオンが集積し、濃密な
正の空間電荷を形成する。ざらにはＨ＋イオンは移動度
か大きいから、速度が大きいので急速な電圧変化に対し
て速やかに応答する。
子や分子の移動度に比して１桁ないしそれ以上となって
いることがわかる。したがって水素ガスを少なくともＸ
ｅ以上に添加することにより放電が水素イオンとＸｅイ
オンで行われることになる。ト１＋イオンの２０倍以上
の大きな移動度を有しているから、陰極前面に速やかに
移動する。この陰極前面にＨ＋イオンが集積し、濃密な
正の空間電荷を形成する。ざらにはＨ＋イオンは移動度
か大きいから、速度が大きいので急速な電圧変化に対し
て速やかに応答する。
このように構成された本発明のパルスレーザ装置におい
て、パルス発生器４から高電圧急峻波パルスが印加され
ると、予備電離電極３が第２図における時刻ｔ＝Ｑで放
電を開始すると、ピーキングコンデンサＣｐに第２図（
Ａ）の電流１１ が流れる。この放電はピーキングコン
デンサＣｐの作用により強力なスパークとなって主電極
１，２間の放電空間６に第２図（８）の電流１２が流れ
て一体に電離する。
て、パルス発生器４から高電圧急峻波パルスが印加され
ると、予備電離電極３が第２図における時刻ｔ＝Ｑで放
電を開始すると、ピーキングコンデンサＣｐに第２図（
Ａ）の電流１１ が流れる。この放電はピーキングコン
デンサＣｐの作用により強力なスパークとなって主電極
１，２間の放電空間６に第２図（８）の電流１２が流れ
て一体に電離する。
この電離度はＰａｌｍｅｒの式より求められる電離密度
以上（例えば１０ａｔｍ ＣＯ２レーザでは１０Ｆ （
１／ｃｍ３）以上であるから、第２図の時刻１＝１．で
主電極１，２間のギャップの放電開始電圧に達すると、
第２図（Ｃ）のように−様なグロー放電Ｔか放電空間６
内に発生する。
以上（例えば１０ａｔｍ ＣＯ２レーザでは１０Ｆ （
１／ｃｍ３）以上であるから、第２図の時刻１＝１．で
主電極１，２間のギャップの放電開始電圧に達すると、
第２図（Ｃ）のように−様なグロー放電Ｔか放電空間６
内に発生する。
また第２図（Ｂ）に示すように主放電電流１２はインダ
クタンスＬの作用によって大電流で放電時間が比較的長
い（数１００ ｎｓ）放電であって大出力レーザ光が得
られる。また本発明では、主放電電流１２が流れている
とき、それは特に陰極ではト１＋イオンで維持されてい
るので、応答性が良好でおることがわかる。
クタンスＬの作用によって大電流で放電時間が比較的長
い（数１００ ｎｓ）放電であって大出力レーザ光が得
られる。また本発明では、主放電電流１２が流れている
とき、それは特に陰極ではト１＋イオンで維持されてい
るので、応答性が良好でおることがわかる。
このように大１図の放電開始時において、予備電離電極
３による強烈なスパークで放電空間６を一様に電離し、
主放電中において添加されている本発明のＸｅ Ｃ！に
最適なガスであるＨ２によって陰極近傍に電子を供給し
続けることができるので、安定したロング・パルスのグ
ロー放電が１ｑられて高出力レージ光が得られる。
３による強烈なスパークで放電空間６を一様に電離し、
主放電中において添加されている本発明のＸｅ Ｃ！に
最適なガスであるＨ２によって陰極近傍に電子を供給し
続けることができるので、安定したロング・パルスのグ
ロー放電が１ｑられて高出力レージ光が得られる。
一般にグロー放電は、第３図に示すように電子と正イオ
ンとが殆ど同量存在し、電荷輸送が主として電子によっ
て行なわれているプラズマ部Ｐと電極端部下とに分けら
れる。プラズマ中では電子によって主として電荷が輸送
されて電流を形成しているので、急峻波の電圧が印加さ
れたとき、応答性に問題は無い。一方、電極端部特に陰
極では電流の輸送が正イオンで行われているので応答か
遅く、これによって全体の応答性が決まってしまう。
ンとが殆ど同量存在し、電荷輸送が主として電子によっ
て行なわれているプラズマ部Ｐと電極端部下とに分けら
れる。プラズマ中では電子によって主として電荷が輸送
されて電流を形成しているので、急峻波の電圧が印加さ
れたとき、応答性に問題は無い。一方、電極端部特に陰
極では電流の輸送が正イオンで行われているので応答か
遅く、これによって全体の応答性が決まってしまう。
本発明では、Ｘｅ＋イオンだけでなく、ト１＋イオンも
放電に寄与し、上に述べたように陰極端部にはＨ＋イオ
ンが集積し、電流輸送に寄与しているから、十分な応答
性を示す。このように本発明によれば、予備電離電極に
よって主放電の前に強烈なスパークを得ることができる
ので、放電空間を均等に電離することができる。また主
放電が１シリえばＸｅ Ｃ１，エキシマ・レーザの場合
Ｘｅ＋イオンだけでなく、本発明によって添加したＨ＋
イオンによっても行なわれるので、放電の応答性が良好
で主放電の安定化が可能となる。
放電に寄与し、上に述べたように陰極端部にはＨ＋イオ
ンが集積し、電流輸送に寄与しているから、十分な応答
性を示す。このように本発明によれば、予備電離電極に
よって主放電の前に強烈なスパークを得ることができる
ので、放電空間を均等に電離することができる。また主
放電が１シリえばＸｅ Ｃ１，エキシマ・レーザの場合
Ｘｅ＋イオンだけでなく、本発明によって添加したＨ＋
イオンによっても行なわれるので、放電の応答性が良好
で主放電の安定化が可能となる。
［発明の効果］
以上述へたように、本発明によれば、主放電の前に作用
する予備電離電極を２つの主電極の側部に配置し、ざら
に、主放電中は添加ガスの作用を効果的に利用すること
によって、主放電を均等に放電させ、また安定した状態
に維持することができるレーザ装置を提供することがで
きる。
する予備電離電極を２つの主電極の側部に配置し、ざら
に、主放電中は添加ガスの作用を効果的に利用すること
によって、主放電を均等に放電させ、また安定した状態
に維持することができるレーザ装置を提供することがで
きる。
第１図は本発明のレーザ装置の実施例を示す構成図、第
２図は第１図に示した本発明のレーザ装置に流れる電流
の経時変化を示す電流波形図、第３図は放電グローの状
態を示す概念図、第４図は従来のレーザ装置の放電部を
示す構成図である。 １・・・第１の主電極 ２・・・第２の主電極 ３・・・予備電離電極 ４・・・高電圧急峻波パルス発生器 ６・・・放電空間 １１・・・レーザ・ガス容器 １３・・・添加ガス容器 Ｃｐ・・・ピーキング・コンデンサ Ｌ・・・インダクタンス １１ ・・・ピーキング・コンデンｇＣＰを流れる電流
１２・・・主放電電流 ■・・・主放電によって生じるレーザ光（、８７３３）
代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか １名） 第１図 第 ２ ト“１ 子’ ３ ｔ；７１ 第４図
２図は第１図に示した本発明のレーザ装置に流れる電流
の経時変化を示す電流波形図、第３図は放電グローの状
態を示す概念図、第４図は従来のレーザ装置の放電部を
示す構成図である。 １・・・第１の主電極 ２・・・第２の主電極 ３・・・予備電離電極 ４・・・高電圧急峻波パルス発生器 ６・・・放電空間 １１・・・レーザ・ガス容器 １３・・・添加ガス容器 Ｃｐ・・・ピーキング・コンデンサ Ｌ・・・インダクタンス １１ ・・・ピーキング・コンデンｇＣＰを流れる電流
１２・・・主放電電流 ■・・・主放電によって生じるレーザ光（、８７３３）
代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか １名） 第１図 第 ２ ト“１ 子’ ３ ｔ；７１ 第４図
Claims (1)
- レーザ媒質を封じ込んでいる密閉容器内に第１の主電
極と第２の主電極とを対向して配置し、その両主電極間
に主放電を起こさせるレーザ装置において、前記レーザ
媒質中に放電維持に寄与せしめかつ最小の分子量を有す
るとともに前記レーザ媒質ガスの成分分子を有する準安
定レベルより小さい電離電圧を有するガスを添加したこ
とを特徴とするレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9339288A JPH01266783A (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9339288A JPH01266783A (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01266783A true JPH01266783A (ja) | 1989-10-24 |
Family
ID=14081037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9339288A Pending JPH01266783A (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01266783A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06112554A (ja) * | 1992-09-28 | 1994-04-22 | Komatsu Ltd | レーザ装置 |
-
1988
- 1988-04-18 JP JP9339288A patent/JPH01266783A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06112554A (ja) * | 1992-09-28 | 1994-04-22 | Komatsu Ltd | レーザ装置 |
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