JPH01276783A - ガスレーザ発振装置 - 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） 本発明はガスレーザ発振装置に関する。

（従来の技術） ガスレーザ発振装置にはエキシマレーザやＴＥＡＣＯ２
レーザ等のパルス発振を行なう各種レーザ発振装置があ
る。第７図はかかるがスレーザ発振装置の構成図であっ
て、ガスレーザ管１の内部にはガスレーザ媒質が高圧力
で封入されるとともに陰極及び陽極の各主放電電極２．
３が対向配置されている。そして、陰極の主放電電極２
の表面には、予備電離を効率良く行なわせるためにトリ
ガ電極４が複数本直列接続されている。このトリガ電極
４は芯線５を電気的な絶縁管６で被覆したもので、その
芯線５がトリガシリーズコンデンサ７を介して陽極の主
放電電極３に接続されている。なお、８は各主放電電極
２，３間に低インダクタンスで接続されたピーキングコ
ンデンサである。一方、パルス電源９が備えられ、この
ノくルス電源９の各出力端が各主放電電極２，３に接続
されている。

このような構成であれば、パルス電源９から高電圧パル
スが各主放電電極２．３間に印加されると、ピーキング
コンデン８に除々に充電が行われる。このとき、陰極の
主放電電極２とトリガ電極４の芯線５との間にコロナ放
電が発生して、主放電電極２の表面近傍が予備電離状態
となる。この予備電離により供給された電子及びイオン
を種子として各主放電電極２．３には主放電が発生する
。

しかるに、ガスレーザ媒質が励起されてレーザ光の発振
が起こる。

ところで、上記装置ではトリガ電極４を陰極の主放電電
極２に近接して配置しているので予ｆ１電離を効率良く
行なわせることができるが、その反面、トリガ電極４が
主放電発生部内に配置されるために、絶縁管６には強い
電気絶縁耐力が要求される。ところで、予Ｒ７Ｒ離の効
率を向上させるには予備電離発生時に流れるコロナ電流
を増加させることが考えられ、その方法として■絶縁管
６の誘電率を高くする　■絶縁管６の肉圧を薄くする■
６主放電電極２，３に印加するパルス電圧レベルを高く
する方法がある。しかしながら、以上の各方法ではいず
れも絶縁管６の絶縁耐力を弱くするものであって、やは
り絶縁管６の絶縁耐力を強くすることが要求される。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように予Ｎ電離の効率を良くする方法が各種ある
が、いずれもトリガ電極の絶縁耐力を弱くするものであ
った。

そこで本発明は、トリガ電極の電気絶縁耐力を強くする
とともに予備電離の効率を向上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） 本発明は、ガスレーザ管内に対向配置された陰極及び陽
極の各主放電電極のうち陰極の主放電電極に近接してト
リガ電極を配置して成るガスレーザ発振装置において、
少なくとも各主成ｒ１電極にそれぞれ接続された各コン
デンサから成るコンデンサ回路を備え、かつトリガ電極
をコンデンサ回路の各コンデンサ接続点に接続して上記
目的を達成しようとするガスレーザ発振装置である。

又、本発明はガスレーザ管内に対向配置された陰極及び
陽極の各主放電電極のうち陰極の主放電電極に近接して
トリガ電極を配置して成るガスレーザ発振装置において
、少なくとも各主放電電極にそれぞれ接続された各コン
デンサから成るコンデンサ回路と、このコンデンサ回路
のうち陽極の主成、電電極に接続されたコンデンサと陽
極の主放電電極との間に接続されたインダンタンスとを
備え、トリガ電極をこのコンデンサ回路の各コンデンサ
接続点に接続して上記目的を達成しようとするガスレー
ザ発振装置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、トリガ電極と陰極
の主放電電極との間に印加される電圧値はコンデンサ回
路によって分圧されて低下しかつ予備電離時流れる電流
は高周波振動となって比較的長い期間流れる。

又、上記手段を備えたことにより、トリガ電極と陰極の
主放電電極との間に印加される電圧値はコンデンサ回路
によって分圧されて低下しかつ予備電離時流れる電流は
コンデンサ回路及びインダクタンスにより高周波振動と
なって比較的長い期間流れる。

（実施例） 以下、本発明の第１実施例について図面を２照して説明
する。なお、第７図と同一部分には同一符号を付しであ
る。

第１図はガスレーザ発振装置の構成図である。

このガスレーザ発振装置の従来装置と異なるところは陰
極及び陽極の各主放電電極２．３の間に同一容量、例え
ば４ｎＦの各直列コンデンサ１０及び分圧コンデンサ１
１の直列回路から成るコンデンサ回路を接続し、かつこ
れら直列コンデンサ１０と分圧コンデンサ１１との接続
点をトリガ電極４に接続したところである。なお、ピー
キングコンデンサ８の容量は４４ｎＦとなっている。

このような構成であれば、パルス電源９から第２図に示
すように高電圧パルスが各主放電電極２゜３間に印加さ
れると、ピーキングコンデンサ８が徐々に充電される。

このとき、陰極の主放電電極２とトリガ電極４の芯線５
との間に印加される電圧は直列コンデンサ１０１分圧コ
ンデンサ１１及び陰極の主放電電極２とトリガ電極４と
の間の等価容量によって分圧された値となる。従って、
この主放電電極２とトリガ電極４との間に印加される電
圧値は従来装置よりも低下する。このように各主放電電
極２，３の間にパルス電圧が印加されると、主放電電極
２とトリガ電極４との間にコロナ放電が発生して、主放
電電極２の表面近傍が予備電離状態となる。第２図には
このとき流れるトリガ電流の波形が示されている。この
予備電離により供給された電子及びイオンを種子として
各主放電電極２，３には主放電が発生する。しかるに、
ガスレーザ媒質が励起されてレーザ光の発振が起こる。

ここで、トリガ電極４に印加される電圧ｖｔについて説
明する。そこで、直列コンデンサの容量をＣｓ、分圧コ
ンデンサ１１の容量をＣｐ及び陰極の主放電電極２とト
リガ電極４との間の等価容量をＣＬとすると、ガスレー
ザ管１内の等価回路は第３図に示す如くとなる。なお、
ピーキングコンデンサ８は省略しである。そして、陰極
の主放電電極２に印加される電圧を■とすれば、トリガ
電極４に印加される電圧ｖｔは、 ｖｔ　−ｖ　（Ｃｓ　／Ｃｓ　＋Ｃｐ　十Ｃｔ　）　　
　−（１）となる。一方、分圧コンデンサ１１が無い従
来装置ではトリガ電極に印加される電圧ｖ　ｔ　／　は
、ｖｔ　’　−ｖ　（Ｃｓ　／　Ｃｓ　＋Ｃｔ　）　　
　　　−（２）となる。従って、これら電圧ｖｊとｖｊ
　Ｌ　とを比較すると、 ｖｔ／ｖｊ’ ＝　（Ｃｓ　／Ｃｔ　）　／　（Ｃｓ　＋Ｃｐ　十Ｃｔ
　）・・・（３） となる。しかるに、この第（３）式から分かるように本
装置の電圧ｖｊの方が従来装置の電圧ｖｔ　／　よりも
レベルが低くなる。従って、トリガ電極４に印加される
電圧レベルは低下し、これによって絶縁管４の絶縁耐力
は相対的に強くなる。例えば、各コンデンサＣｓ、Ｃｐ
の容量をそれぞれ４ｎＦとするとともにＣｔの容量を１
ｎＦとすると、ｖｔ　／ｖＬ　’−０，５６ となって、絶縁破壊電圧は１．８倍に増加できる。

このように上記第１実施例においては、各主放電電極２
，３にそれぞれ直列コンデンサ１０及び分圧コンデンサ
１１を接続するとともにトリガ電極４をこれら直列コン
デンサ１０及び分圧コンデンサ１１の接続点に接続した
ので、陰極の主放電電極２とトリガ電極４との間に印加
される電圧を低下させることができて絶縁管６の絶縁破
壊を防止できる。実際には陰極の主放電電極２とトリガ
電極４との間の等価容量は、予備放電開始前に０．２ｎ
Ｆであったのが、予備放電の後には１ｎＦとなる。これ
は予備放電つまりコロナ放電により芯線５の周囲がイオ
ン化されて芯線５の径が見掛は上大きくなるためである
。

又、トリガ電流は第２図に示すように流れ開始から１μ
ｓ経過すると振動波形を示すようになる。

よって、トリガ電流の振動における正の半サイクルでは
陰極の主放電電極２の表面に電子が供給されている状態
つまり予備電離が続けて行われている状態にある。これ
は分圧コンデンサ１１に蓄えられている電荷がトリガ電
極４に流れ込んで生じる現象である。しかるに、予備電
離状態が続くことによりアーク放電発生が抑制されて安
定した主放電（グロー放電）ができる。

なお、上記第１実施例におけるコンデンサ容量Ｃｓ、Ｃ
ｐをそれぞれ４ｎＦとしたが、Ｃｓを４ｎＦＳＣｐを２
ｎＦとしても上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。

次に本発明の第２実施例について第４図乃至第６図を参
照して説明する。なお、第１図と同一部分には同一符号
を付してその詳しい説明は省略する。第４図はガスレー
ザ発振装置の構成図であって、このガスレーザ発振装置
は直列コンデンサ１０と陽極の主放電電極３との間にイ
ンダクタンス例えば５μＨのコイル１２を直列接続した
ものとなっている。なお、各コンデンサ８，１０゜１１
の容量は上記第１実施例と同一である。

しかるに、かかる構成であれば、高電圧パルスが各主放
電電極２，３間に印加されると、ピーキングコンデンサ
８が除々に充電される。これにより、主放電電極２とト
リガ電極４との間にコロナ放電が発生して、主放電電極
２の表面近傍が予備電離状態となる。第５図はこのとき
流れるトリガ電流の波形を示している。この予備電離に
より供給された電子及びイオンを種子として各主放電電
極２．３には主放電が発生する。しかるに、ガスレーザ
媒質が励起されてレーザ光の発振が起こる。

このように上記第２実施例においては、分圧コンデンサ
１１を接続するとともにトリガ電極４を各コンデンサ１
０．１１の接続点に接続したので、上記第１実施例と同
一の効果を奏することができる。そのうえ、第２実施例
ではコイル１２を接続したので次のような効果を奏する
ことができる。

すなわち、第６図に示すガスレーザ管１内の等価回路を
参照して説明すると、各主放電電極２．３間の主放電発
生により、この放電部のインピーダンスは急激に低下す
るため、直列コンデンサ１０に蓄えられた電荷はＣｔ−
主放電電極２−主放電電極３−コイル１２を通ってトリ
ガ電流ｉ′として流れる。そして、このトリガ電流ｉ′
は第５図に示すように振動する。この振動周波数ｆは、
ｆ＝−２π　Ｃｓ　ΦＣＬ　／　（Ｃｓ　＋Ｃｔ　）　
Ｌであって、トリガ電流ｉ′が流れ始めてから１μｓ経
過後も振動する。しかるに、このトリガ電流ｉ′により
予備電離状態が１μｓ後も継続してアーク放電の発生を
防止できる。従って、主放電が安定して発生できる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、ト
リガ電極４は陰極の主放電電極２の表面に配置したが、
主放電電極２の裏面に配置してもよい。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、トリガ電極の電気
絶縁耐力を強くするとともに予備電離の効率を向上でき
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図乃至第３図は本発明に係わるガスレーザ発振装置
の第１実施例を説明するための図であって、第１図は構
成図、第２図は動作タイミング図、第３図はガスレーザ
管内の等価回路図、第４図乃至第６図は本発明に係わる
ガスレーザ発振装置の第２実施例を説明するための図で
あって、第４図は構成図、第５図は動作タイミング図、
第６図はガスレーザ管内の等価回路図、第７図は従来装
置の構成図である。 １・・・ガスレーザ管、２．３・・・主放電電極、４・
・・トリガ電極、８・・・ピーキングコンデンサ、９・
・・パルス電源、１０・・・直列コンデンサ、１１・・
・分圧コンデンサ、１２・・・コイル。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ｇ　１　図 第４図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスレーザ管内に対向配置された陰極及び陽極の
   各主放電電極のうち前記陰極の主放電電極に近接してト
   リガ電極を配置して成るガスレーザ発振装置において、
   少なくとも前記各主放電電極にそれぞれ接続された各コ
   ンデンサから成るコンデンサ回路を備え、前記トリガ電
   極はこのコンデンサ回路の各コンデンサ接続点に接続さ
   れたことを特徴とするガスレーザ発振装置。
2. （２）ガスレーザ管内に対向配置された陰極及び陽極の
   各主放電電極のうち前記陰極の主放電電極に近接してト
   リガ電極を配置して成るガスレーザ発振装置において、
   少なくとも前記各主放電電極にそれぞれ接続された各コ
   ンデンサから成るコンデンサ回路と、このコンデンサ回
   路のうち前記陽極の主放電電極に接続された前記コンデ
   ンサと前記陽極の主放電電極との間に接続されたインダ
   ンタンスとを備え、前記トリガ電極はこのコンデンサ回
   路の各コンデンサ接続点に接続されたことを特徴とする
   ガスレーザ発振装置。