JPH0139230B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はレーザに関するものであり、かつ特
に改良された導波管気体レーザに関するものであ
る。

1978年１月16日に発明者Katherine D.
Laakmannのために出願されたアメリカ合衆国特
許出願連続番号第869542号（1979年９月25日にア
メリカ合衆国特許第4169251号となる）の「高周
波横方向電励起を伴なう導波管気体レーザ」にお
いて、本願出願人は、約30MHzから約3GHzの範
囲にあるRF周波数で横方向放電によつて励起さ
れた導波管レーザを開示しており、かつこの場合
レーザ気体は細長いチヤンバに配置され、放電は
その長さに対して横方向に沿つてチヤンバへ印加
される交流電界によつてその気体において確立さ
れる。そのRF周波数横方向励起された導波管レ
ーザの優れた性能は、アメリカ合衆国特許番号
3772611号および第3815047号に開示されたような
現存する先行技術と比較して寸法および複雑さが
小さくされており、その特許出願に特定的に描か
れておりここで復習する必要はない。

本願発明はまた高周波数励起を伴なう導波管レ
ーザに向けられており、しかし本願出願人の先の
発明以上のある実質的かつ新規な改良を提供する
ものである。その結果、この発明は前述の出願に
開示される無線周波数横方向励起導波管レーザの
多くの利点を提供し、加えて、前述の発明の困難
さや制限を克服し、かつしたがつてはるかに多能
で効率的なレーザ装置を提供する。１つのそのよ
うな改良は、導波管の内径大きさおよび電極分離
独立パラメータを選択しかつしたがつて内径の大
きさに関係なく無線周波数選択の最適化を許容す
るそのような長手方向の励起を利用することであ
る。

これまでに開示されたRF励起気体導波管レー
ザよりすぐれたこの発明のさらに他の改良は、前
に関示した装置の深刻で制限のある欠点を除去す
るための新規な手段を含み、すなわち、不均一性
または「ホツトスポツト（hot spot）」を形成す
ることにより、明らかに双安定放電インピーダン
ス特性を生じる。そのようなホツトスポツトはレ
ーザの利得、効率および出力を減少する傾向にあ
る。先行技術装置のそのような欠点を克服するた
めに、この発明は、導波管構造における新規な改
良を生じる直列容量性バラステイングの使用を含
み、構造的かつ回路的改良の組合せを用いる。付
加的な改良は、低インピーダンスホツトスポツト
の発生を検知するためにかつしたがつて入力を調
節して他の方法で不均一な負のインピーダンス特
性を最小にするために用いられる独特な駆動回路
によつて達成される。

さらに他の改良は、全体的に同質の構造を用い
ることであり、この構造は、上に示したホツトス
ポツトの問題に対する改善をさらに促進しなが
ら、気体化学に関してよりコンパクトでより安定
しかつ横方向RF励起導波管レーザに関連する本
願出願人の先の発明の教示からのみ生じるかもし
れないものよりも信頼できる導波管レーザを生じ
る。

したがつて、この発明は本願出願人の先の装
置、すなわち高周波数横方向励起導波管レーザに
よつて与えられる利点の全てを有しており、加え
て、本願発明は高周波数横方向励起技術について
の困難さおよび制限を克服する。横方向RF励起
よりすぐれた縦方向RF励起の主たる利点は、レ
ーザチヤンバの能動的な内径大きさおよび励起手
段のための電極分離距離の選択が独立であるとい
うことである。代替的に、利点は、内径大きさと
は関係なくRF駆動周波数を最適化する機会にあ
る。

RF励起を伴なう効率的なレーザは、電子が交
流電界の半サイクルの間に電極ギヤツプの分離に
関して無視できるような距離のみをドリフトする
ように充分に高いRF駆動周波数を必要とすると
いうことが本願出願人の先の特許出願に教示され
ている。他の方法では、空間電荷領域は、電極ギ
ヤツプにより高い電界かつしたがつてより高い電
子温度を生ずる電極近辺に作られる。分子気体レ
ーザ物理学において、レーザヘツド効率を最大に
するための最適な電子温度は自励放電における電
子温度よりもかなり低い傾向にある。さらに、高
電子温度はより低い管の寿命を招くより大きな
CO₂解離速度を招く。それゆえに、自励放電にお
いては、電子温度を最小にするのが望ましくかつ
それゆえに、放電を持続するのに必要な電子電界
強度を最小にするのが望ましい。したがつて、
RF放電に対しては、与えられた電極ギヤツプの
分離のためにレーザヘツド効率を最大にするため
の最小RF駆動周波数がある。

先行技術の横方向RF励起導波管レーザにおい
て、レーザの内径の大きさおよび電極ギヤツプ分
離は本質的に同じである。したがつて、内径の大
きさは最小のRF駆動周波数をとり、かつRF駆動
周波数が増大されるにしたがつて、RFエネルギ
源と放電との間の結合率が減少し、かつそれは効
率的なRF駆動源を得るのがだんだん困難になる。
このように、先行技術装置の横方向RF放電に対
する全体的なレーザ効率は、RF駆動周波数が所
望の最小値以下であれば低レーザヘツド効率によ
り損害を受ける。他方、もしもRF駆動周波数が
あまりにも高ければ、RF源と放電との間の結合
率が低下するため効率が損害を受ける。

上述した上限および下限のRF周波数は、内径
の大きさが小さくかつそれゆえにレーザヘツド効
率による比較的高いRF駆動周波数を必要とする
とき、特に疑わしくなる。不幸にもそのような高
いRF駆動周波数の結果、より低い結合および出
力供給率を生じ、相矛盾した状況となる。しかし
ながら、この発明の縦方向のRF励起および電極
ギヤツプ分離および内径大きさ間の独立性を用い
て、高結合および出力供給効率のためのRF駆動
周波数を選びかつ次いで最適なレーザヘツド効率
のための電極ギヤツプ分離を別々に選ぶことが初
めて可能である。

したがつて、この発明は、縦方向のRF励起に
よつて、本願の先の発明、すなわち縦方向RF励
起を用いた導波管レーザよりも全体的に高い効率
を有する導波管レーザ装置を提供する。さらに、
縦方向対横方向RF励起から生じる効率の改良の
度合いが増大しかつしたがつて、さもなくば、横
方向の励起形態を用いるより小さな内径装置のた
めに必要とされるであろうよりも高いRF駆動周
波数のための実質的に付加した利点を作り出す。

縦方向の励起を用いるこの発明は、横方向の励
起と比べてさらに全体的な効率の改善を与える。
なぜならば電極の分離がより大きいからであるか
または電極面積が横方向励起装置のための対応す
る電極よりも小さいからである。その結果、導波
管構造のキヤパシタンスが下がり、かつこれによ
り導波管構造のより低い負荷時の「Ｑ」を生じ
る。負荷時の「Ｑ」は放電点火の間の「Ｑ」とし
て規定される。より低い負荷時の「Ｑ」は、他の
回路エレメントにおける循環する電力の減少およ
び電力消散の減少のためより大きな結合率を生じ
る。また、与えられた内径寸法のためより低い
RF駆動周波数を許容することにより、さらに、
循環電力が減少され、他方、なおもより高い全体
的な効率を生じる同じレーザヘツド率を維持す
る。

先行技術の横方向放電導波管レーザの典型的な
構成は、50オーム伝送回旋回路から結合されかつ
共振パイ回路によつて整合される横方向放電部分
を含む。開示される構造はリアクタンスに同調を
はずすように放電部分を横切るシヤントインダク
タを備えた変圧器を用いる。放電部分は平衡した
モードで用いられる。変圧器／シヤントインダク
タ構造は、リアクタンス同調に関してインピーダ
ンス整合の独立した調節のみならず、放電に対し
てRF駆動を緊密に結合するのを許容する。この
発明の開示された平衡した構造は全ギヤツプ電圧
の１ 1/2に等しい各電極での接地に対する電圧で
蓄積された電荷を最小にする。

この発明の種々の実施例において、多数の新規
な改良が、さもなくば導波管レーザの性能を厳し
く減少させるであろうホツトスポツトの問題を避
けまたは少なくするように含まれる。一実施例に
おいて、そのような改良はレーザの基本的な構成
における新規でかつ進歩性のある修正からなる。
横方向に励起されたRFレーザは、典型的には、
２個のアルミナブロツク間で挾まれた２個の金属
ストリツプからなる従来のサンドイツチ構造によ
つて構成される。金属ストリツプとアルミナブロ
ツクとの間に形成される導波管内径は、典型的に
は１−３ミリメートル平方である。この構成は、
CO₂導波管レーダにおいてレーザ長の１インチ
（2.54cm）あたり１ 1/2ワツトのオーダで発生す
る。

レーザ長が増えるにしたがつて、長さが約８イ
ンチ（20.32cm）でかつ電力負荷の１インチ
（2.54cm）あたり約５ないし10ワツトの点に達し、
この場合、レーザ放電は双安定となり、前述した
局部に集められた放電ホツトスポツトが発生す
る。裸のアルミニウム電極が好ましい材料である
ということが実験的に決定されている。なぜなら
ばこの材料は最も共通な材料よりもスパツタリン
グに対する抵抗が大きいからである。しかしなが
ら、裸のアルミニウム電極を用いることに関連す
る問題は電極の酸化のプロセスであり、このプロ
セスは全く厳しくかつ長期間の気体の化学的安定
性に悪影響を及ぼす。酸化の問題はアルミニウム
電極の上に硬陽極処理するコーテイングによつて
この発明において解決された。この酸化アルミニ
ウムコーテイングは金属の上に絶縁層を形成す
る。また、上に示したホツトスポツトの問題、特
により高い電力負荷でのホツトスポツトの問題を
解決する目的で、本願出願人はまた縦方向に励起
されたRF導波管レーザのための構造的な誘電性
バラストを与える手段を発見した。この構造は２
枚のアルミナ間に挾まれた１ないし３ミリメート
ルの厚さの２個のアルミナストリツプからなる。
それによつて形成された導波管内径は１ないし３
ミリメートル平方であり、かつアルミナシートは
１／２ないし２ミリメートル厚さの間にある。電極
は放電導波管構造の外部にある。その結果生じた
構造は全体的に同質の酸化アルミニウムであり、
かつそれゆえにはんだで封止されることができ、
次いで気体が内径のみへ閉じ込められることがで
きる。これは、そつくりそのままガス充填キヤビ
テイへ配置される先行技術の横方向の励起レーザ
と対照をなす。この発明のさらに他の利点は、電
極が完全に放電から絶縁されておりかつそれゆえ
に先行技術の装置における電極と同じぐらいに急
速に時間とともに劣化しないということである。

この発明の他の実施例において、先行技術装置
が局部化されたホツトスポツトを発生する傾向は
この発明の新規な駆動回路設計によつてさらに少
なくされた。導波管の励起される放電レーザ部分
が正しく励起されるとき、インピーダンス特性は
正でありかつ放電は装置の長さを通じて均一であ
る。このモードにおいて、そのリアクタンスが同
調をはずれた状態で、放電インピーダンスは抵抗
性に現われ、かつ緊密に結合されたフエライト変
圧器によつて50オームへ整合される。測定によれ
ば、放電がホツトスポツトを発生すると、総電圧
および放電インピーダンスは約20ないし40％減少
する。この発明の一実施例において、インピーダ
ンスの低下が検知されると瞬間的に入力電圧を減
少するように設計された駆動回路が提供される。
その結果、放電部分は安定していないモードすな
わちホツトスポツトモードで作動することができ
ず、その結果、放電が正しく連続的に励起するこ
とになる。

一実施例において、このような駆動回路は50オ
ームレーザヘツド整合インピーダンスよりも高い
インピーダンスの1/4波伝送回線からなる。例に
よれば、75オームのケーブルの1/4波部分が正し
い駆動回路として選択されることができる。なぜ
ならば1/4波部分はその特性値付近のインピーダ
ンス変化を変換する特性を有するからである。も
しも75オームの負荷がその部分へ与えられれば、
75オームの真のインピーダンスがケーブル入力に
見られる。もしも50オームの負荷が一方端に与え
られれば、112 1/2オームの真のインピーダンス
が他方端に存在する。代替的に、負荷が25オーム
まで降下すれば（これはホツトスポツトモードの
典型例である）、入力インピーダンスは225オーム
まで上昇する。このような1/4波部分が50オーム
レーザヘツドと、最大電力のための50オームまで
整合されるソースとの間で用いられれば、与えら
れた電力はホツトスポツトモードを消すように殆
んど瞬間的に落ちるであろう。

それゆえに、この発明の主たる目的は、実質的
に先行技術のRF励起導波管レーザのある欠点を
減少させまたは完全に克服し、しかも従来どおり
に励起される導波管レーザより以上にそのような
導波管レーザ装置の利点をなおも提供する改良さ
れた無線周波数励起導波管レーザ装置を提供する
ことである。

この発明の他の目的は、励起信号のRF周波数
の選択に関係なく導波管内径大きさの選択ができ
かつしたがつてより効率のよりレーザ装置のため
のパラムータの選択をすることができるように高
周波数縦方向の励起を伴なう導波管レーザを提供
することである。

この発明のさらに他の目的は、高周波励起を用
いた導波管レーザを提供することであり、そのレ
ーザにおいて、バラステイングが、双安定インピ
ーダンス領域において作動することによつて生じ
る無安定放電から生じるホツトスポツト問題を実
質的に少なくしまたは除去する手段を提供する。

この発明のさらに他の目的は、高周波数励起導
波管レーザ装置のための新規な構造を提供するこ
とであり、その構造は先行技術の高周波数励起導
波管レーザと比べて寿命が長くなり、寸法が小さ
くなりかつより信頼性のあり効率的な動作を行な
うことができる。

この発明のさらに他の目的は、さもなくば、一
定のより高い電力レベルを生じるであろうホツト
スポツトモード動作における不安定性のため低イ
ンピーダンスの発生を検知するときに自動的に入
力RF電力を減少させるようにRF源をレーザヘツ
ドに整合するための駆動回路を提供することであ
る。

この発明の上述の目的および利点ならばに多く
の他の目的および利点は、添付図面とともに行な
う以下の詳細な説明からより一層明らかとなろ
う。

種々の実施例を含むこの発明の以下の詳細な開
示において、この発明は縦方向の励起として以下
に示す無線周波数エネルギ励起の代わりの形式の
新規な実現を含む導波管気体レーザに対する改良
を含むということが明らかであろう。横方向およ
び縦方向の励起導波管気体レーザの両方に適応で
きる多数の付加的な改良もまた開示される。これ
らの付加的な改良はさらに性能を高めかつ以下に
より詳細に開示する励起導波管気体レーザの両方
の形式に共通な双安定インピーダンス特性を克服
するように設計される。

導波管気体レーザ技術の新規な改良をより完全
に理解するために、本願出願人の前述した先行の
特許出願の横方向放電導波管レーザによつて代表
される先行技術を簡単に復習するのが好ましいよ
うに思われる。特に、第１図は本願出願人の先の
発明による先行技術の横方向放電導波管気体レー
ザの基本的形態を示す図であり、この図におい
て、導波管レーザ１０は、レーザ励起放電が発生
されるべき細長いチヤンバ２０を規定する態様で
１対の対向する細長い誘電部材１６および１８間
に介装される１対の対向する細長い電気的に導電
性の電極部材１２および１４を含む。チヤンバ２
０は、図解の目的のために、約20センチメートル
の長さを有し、長さが２ミリメートルの両側部を
備えた正方形断面を有する。電極部材１２および
１４はアルミニウムのような金属から成り、他
方、誘電部材１６および１８は酸化ベリリウム、
酸化アルミニウムまたはガラスなどのような材料
から成るものであつてもよい。導波管構造は、操
作の間導波管アセンブリから熱を除去するために
銅のような高熱伝導性の材料から作られるブロツ
ク２２の上にある。放電チヤンバ２０は標準的な
CO₂レーザ気体混合物のような所望のレーザ気体
で充満される。

RF電力源V_Sは電極部材１２および１４間に結
合されて、適当な放電励起を与え、この放電励起
は所望のレーザ遷移のエネルギレベルの母集団を
反転するのに十分なレーザ気において電気的放電
を確立する。調整可能なコンデンサC_Vおよびイ
ンダクタＬを含むパイ型結合回路は、インピーダ
ンス整合回路として働き、放電チヤンバ規定構造
の無効インピーダンスを除去しかつ典型的には約
50オームである入力インピーダンスの真の値に整
合する。

第１図に示される先行技術装置と比べてこの発
明の一実施例との重要な相違は、放電の目的のた
めチヤンバ２０に発生される電界が電極１２およ
び１４間で垂直方向にありかつしたがつてチヤン
バ２０の縦方向軸を横切るということである。電
極の分離距離は実質的にチヤンバの垂直ギヤツプ
分離と同じであるということが明らかであろう。
このように、導波管の内径寸法は最小のRF駆動
周波数を取りかつ前述の全レーザ効率についての
制限を生じる。

この発明において、電界励起が導波管の内径の
縦方向軸に平行に与えられる手段は本願出願人は
発見した。縦方向の放電を実現する特定の実施例
は第２図および第３図に示され、かつこの発明の
縦方向の構造の好ましい実施例は第４図に示され
る。

第２図に示されるように、この発明のレーザ形
態は実質的に互いに平行で、かつ１対の誘電体ブ
ロツク３４および３６によつて互いに分離される
１対のセラミツクブロツク３０および３２を含
み、前記１対の誘電体ブロツク３４および３６
は、順次、導波管レーザの放電領域を構成する導
波管内径３８を形成するように互いに分離されて
いる。

第２図に示される実施例の導波管レーザのため
の電極はセラミツクブロツク３０および３２のそ
れぞれの内面、すなわち、導波管内径またはチヤ
ンバ３８を規定する誘電体ブロツク３４および３
６に接触する面の上にある。電極形態は、セラミ
ツクブロツク３２の内面を示す第３図に最もよく
示されている。第３図に示すように、第１極性の
電極４０と第２極性の電極４２がある。電極４０
および４２は導波管内径３８に実質的に平行に延
びるセラミツクブロツク３２の端縁に沿つて配置
される。各電極は一連の一般的に垂直な部分４１
および４３をそれぞれ有し、それらは重なつた形
態で導波管チヤンバ３８を横切つて横切方向に横
たわる。

上部セラミツクブロツク３０の対応する内面上
に同一形態の他の対の電極があるということが理
解されよう。電極４０および４２には各々、以下
に説明するように電気的な相互接続を許容するよ
うにはんだビード３９が設けられる。より詳細に
説明すると、電極４０は上部セラミツクブロツク
３０の面に沿つてそれのすぐ上であつそれに平行
な対応する電極へ電気的に接続される。同様に、
電極４２は上部セラミツクブロツク３０の上でま
た、それのすぐ上でかつそれに平行に対応する電
極へ電気的に接続される。電極４０および４２な
らびに、それらがそれぞれ接続される上部セラミ
ツクブロツク３０上に対応する電極は、以下に説
明する適当な駆動回路を介して、第１図の先行技
術に概略的に示したV_Sのような無線周波数電圧
源の逆位相接合へ電気的に接続される。この発明
の電極の前述した電気的接続および幾何学的形態
の結果、無線周波数電界はチヤンバ３８の縦方向
軸に平行な方向に誘起され、その内壁は第３図に
おいて点線で示されるような電極に関して位置決
めされている。

電極４０および４２の垂直に重なつている部分
４１および４３の中心線間の間隔Ａは印加電源の
RF周波数の関数として変化されることができ、
かつ前に示したように、第１図の先行技術の形態
は区別できる導波管内径またはチヤンバ３８の大
きさとは無関係に変えられることができる。この
発明の典型的な動作は大きさＡが約0.2インチ
（0.508cm）から0.5インチ（1.27cm）の範囲にあり
約500ボルトと1000ボルトの間の対応する電圧差
を有した状態で生じる。電極はスパツタリングの
ようなメタライゼーシヨンプロセスによつてセラ
ミツクブロツクの表面に取付けられるということ
が意図される。しかしながら、セラミツクサブス
トレートの上に高導電性の金属の薄膜を形成する
ための多数の周知のプロセスの内の任意のプロセ
スがこの発明を実現するために適している。部分
４１および４３の典型的な幅に対応する大きさＢ
は約0.02インチ（0.508mm）である。

第４図はこの発明の縦方向の励起導波管気体レ
ーザの好ましい実施例を示す。第４図に示される
この発明の好ましい形態はあとでより十分に理解
されるように、先行技術の導波管レーザ以上の多
数の付加的な利点を提供する。裸のアルミニウム
電極が電極部材のための好ましい選択の１つを表
わすということが実験的に確立された。なぜなら
ばアルミニウムはレーザ放電の効果に対する抵抗
が多いようであるからである。しかしながら、レ
ーザ長が増大されるにしたがつて、約８インチ
（20.32cm）で、１インチ（2.54cm）当り５ないし
10ワツトの近辺の電力負荷である点に達し、この
場合レーザ放電は前に説明したホツトスポツトの
問題を生じる双安定インピーダンス特性を表示す
る。さらに、アルミニウム電極が急速に酸化し、
かつ数時間のみの操作後に生じる過酷な酸化は、
壁の導電性を小さくしレーザ性能の劣化を生じる
のに十分なほどきびしいものとなる。過酷な酸化
は多分放電中に形成される酸の蒸気によつて生じ
る。第４図に示されるこの発明の新規な形態は、
電極の酸化という問題を解決し、ホツトスポツト
の問題を少なくする傾向にあり、かつさらにより
コンパクトでかつより信頼性のあるレーザ装置を
生じる極めて有利な構造的な改良を提供する。

特に、第４図の形態において、縦方向の導波管
気体レーザは１対のアルミナシート50および52を
含み、これらのシートの間には、導波管チヤンバ
５５を規定する２個のアルミナストリツプ５４お
よび５６がはさまれている。さらに、薄膜メタラ
イゼーシヨンがアルミナサブストレートへ与えら
れてそれぞれシート５０および５２の外側表面５
８および６０の上に励起電極を形成する。明らか
に、表面５８および６０は導波管の放電チヤンバ
５５から分離される。導波管構造の両側の電極は
電気導体６２および６４によつて相互接続され、
これらの導体はまた駆動回路への電気的なアクセ
スを行なう。典型的には、アルミナストリツプ５
０および５２が大きさＣに沿つて測定される0.5
ないし２ミリメートルの厚さであり、かつアルミ
ナストリツプ５４および５６は典型的には大きさ
Ｄに沿つて測定される１ないし３ミリメートルの
厚さである。内径またはチヤンバ５５は典型的に
は１ないし３ミリメートルの両側部を備えた正方
形断面である。

第４図の実施例の構造は全体的には、すべての
境界面が、チヤンバ５５の壁を含むすべての面と
ともに、アルミナ、すなわちアルミニウムの硬陽
極処理から生じるAl₂O₃であるという点にある。
この構造は、チヤンバ５５だけがレーザ動作のた
めに気体で充綿満される必要があるようにはんだ
づけされることができる。これは第１図の先行技
術のレーザ形態と対照をなし、その先行技術の形
態は、第１図の先行技術の横方向励起導波管気体
レーザのチヤンバ２０のそれぞれの側部を形成す
る類似しない材料を封止する際の困難さのため、
全体構造の大きさを増大させるガス充填キヤビテ
イまたはハウジングへ全体構造が配置されること
を必要とする。したがつて、この発明において、
構造はよりコンパクトとなりかつ電極が気体放電
から分離されるので、レーザは先行技術の装置よ
りも信頼性がありかつ耐久性もある。

前述の双安定インピーダンス問題が生じかつ気
体導波管レーザが電極形態において縦方向か横方
向かに関係なく気体導波管レーザの性能を低下し
ようとする。したがつて、前述の双安定インピー
ダンス問題から生じる性能および効率における困
難さを実質的に除去しまたは減少させるための手
段に関する後述する付加的な改良は、横方向また
は縦方向の電極形態の導波管気体レーザに適用で
きる。より詳細に説明すると、本願出願人は、容
量性バラステイング、新規な駆動回路、および独
特な制御されるターンオン手順によつて、個別的
にもまたは組合せても、双安定インピーダンス問
題が回避されるということを発見した。

前述のホツトスポツトの問題の原因は、第５図
のグラフで示されており、この第５図は入力電力
の限られた範囲を示しており、それに関しては、
RF励起放電が安定であり特に均一であるという
ことがわかる。十分に低い入力電力では、放電が
「分解」することがわかる。先行技術の横方向放
電導波管気体レーザの場合、安定していない動作
の間に、放電が導波管の長さの限られた部分に沿
つてのみ始動され、かつ放電の長さが放電の場所
とともにランダムになるように現われる。同様な
効果が、この発明の縦方向の導波管気体レーザに
対しても生じるように見られ、その場合、必ずし
もすべての放電セグメントが結合して連続的な安
定したレーザ放電を形成せず、かつ種々の放電セ
グメントがランダムに点火しかつ、消えるようで
ある。より高い入力電力では、横方向および縦方
向の装置の両方において同じ形式の非均一性が観
察される。

電力範囲の両端に生じる不安定性は双安定放電
インピーダンス特性から生じるものと考えられ
る。双安定インピーダンス特性の効果はより大き
なRF駆動周波数またはより大きな内径寸法を用
いることによつてまたはインピーダンスバラステ
イングによつて軽減されることができる。バラス
テイングによる放電の安定化は最も望ましいもの
と思われる。なぜならばそれはRF周波数または
内径寸法によつて導波管の多能性に何ら影響を及
ぼさないからである。それゆえに好ましい解決法
は、入力電力の関数として導波管放電におけるイ
ンピーダンス変化の効果を最小にしようとする直
列インピーダンスをバラストすること、すなわち
直列インピーダンスを付加することである。何の
電力もバラストエレメントにおいては消散しない
ので、たとえば直列バラスト抵抗と比較して直列
バラストコンデンサを用いるのが最もよい。さら
に、直列コンデンサは第６図ないし第１０図に関
してあとで示すような導波管構造において容易に
実現される。

先行技術の横方向の放電形態の場合、容量性バ
ラステイングが第６図に示されるように実現さ
れ、この第６図において、導波管内径またはチヤ
ンバ７０が２個の電極７４および７６を分離する
セラミツクブロツク７２の中心から変位される。
第６図に示された例において、高さａの導波管内
径は距離ｄだけ誘電定数εのセラミツクブロツク
によつて両方の電極から変位される。等価回路が
第７図に示されており、第７図において、放電の
等価インピーダンスは放電キヤパシタンスＣ２お
よび放電コンダクタンスＧ２の並列関係によつて
表わされており、バラストコンデンサＣ１と直列
である。第７図の偏微分方程式によつて示される
ように、それぞれのキヤパシタンスの導波管長さ
Ｘの変化は誘電定数εを乗算しかつ距離ｄで除算
される導波管構造の断面の幅Ｗとして規定され
る。導波管長さに関する放電キヤパシタンスＣ２
の変化は同様に誘電定数εによつて乗算されかつ
導波管内径の高さａによつて除算される幅Ｗとし
て規定される。したがつて、大きさａに関して大
しさｄを変化させることによつて、放電コンデン
サと直列に安定な大きなキヤパシタンスを挿入す
ることができ、前記放電コンデンサは、より安定
化されたインピーダンス特性を生じ、この特性
は、横方向の励起の任意の長さの導波管レーザの
ため放電において生じる不安定なホツトスポツト
の様子を回避しまたは実質的に減少する。

第８図および第９図は少なくとも１組の電極が
セラミツクまたは酸化アルミニウムのような誘電
体材料の厚さｔだけ導波管チヤンバから変位され
る実施例において縦方向の励起導波管気体レーザ
のための類似形式の容量性バラステイングを示
す。それぞれ第３図の部分４１および４３に対応
する重なつている電極部分は、第９図に示される
ように、互いに距離d_sだけ変位されかつ順次誘電
体８０の厚さだけチヤンバ８２から垂直に変位さ
れる。

第１０図は、第８図および第９図の導波管形態
のための種々のキヤパシタを示す等価回路であ
り、下方の誘電体ブロツク８４が、たとえば、接
地面の上に据付けられることによつて電気的な接
地へ接続される。チヤンバから厚さ「ｔ」を越え
て誘電体８０だけ変位することによつて、放電キ
ヤパシタンスC_dと各電極との間のバラストキヤ
パシタンスC_bが加えられる。さらに、放電の各
側部と、下方誘電体ブロツク８４を介して接地と
の間にキヤパシタンスがある。第１０図に示すよ
うに、各電極と放電コンダクタンスG_d間のバラ
ストキヤパシタンスC_bの値は電極間の間隔d_sに誘
電体ブロツク８０の誘電定数εを乗算し、かつ誘
電体ブロツク８０の厚さｔの４倍で除算したもの
にほぼ等しい。導波管チヤンバから誘電媒体によ
つて間隔を隔てられた導波管構造の上面上の、電
極の独特な位置は、導波管チヤンバ内で放電と直
接接触することによつて生じる他の劣化効果から
電極を分離するのに加えて、放電の双安定インピ
ーダンス特性の効果を最小にするバラステイング
キヤパシタンスを与えるということにおいて、２
重の利点であるということが理解されよう。

前に示した双安定インピーダンス特性の有害な
効果を克服しまたは実質的に減少するための付加
的な手段をさらに説明するために第１１図および
第１２図を参照する。第１１図において、放電コ
ンデンサC_dは同軸線９０を介して電圧発生器V_s
へ接続され、前記同軸線９０は波長によつて表わ
される所定の長さｌを有し、かつ特性インピーダ
ンスZ₀を有し、かつ全巻数比Ｎの変圧器Ｔに接続
される。さらに、同調コイルL_pが放電キヤパシ
タンスと並列に接続され、かつ励起の周波数のた
めのキヤパシタンスを共振するように調節され
る。

同軸線９０が1/4波ラインであるとき、入力電
圧および電流は次のように与えられる。

(1) V_io＝jZ₀I₀ I_io＝jZ^-1 ₀ ¹V₀ ここで、I₀＝I_dＮであり、V₀＝V_d／Ｎであり、
かつI_dおよびV_dは放電電流および電圧（共振を想
定）である。

V_ioおよびI_ioとの間の関係は次の通りである。

(2) V_io＝V_s−R_sI_io V_dおよびI_dを用いて表わすと、 (3) −jV_s＝Z₀NI_d＋R_s／NZ₀V_d この式は負荷ラインの式である。ｊの意味は、
放電電流および電圧がソースに関して90゜逆相で
あるということである。実効ソースインピーダン
スはそれゆえに次の通りである。

(4) （R_s）eff＝Z₀ ²N²／R_s 次の式を保証することによつて安定性が得られ
る。

(5) ∂I_d／∂I_d＋（R_s）eff＞０ （なぜならば正味のインピーダンスは正であるか
らである。） したがつて、ソースインピーダンスよりもはる
かに大きな特性インピーダンスを用いることによ
つて、実効ソースインピーダンスが大幅に減少さ
れることができる。これによつて、式(5)の条件に
適合できる。

これを見ると、代替の方法は、インピーダンス
インバータとして1/4波ラインを思いつく。放電
がアークし始めれば、放電インピーダンスが減少
する。1/4波ラインへの入力で、インピーダンス
が増大しはじめる。一般に、これによつて、より
わずかな電力が負荷へ与えられて、その負荷は順
次アークをさえぎる。

同軸９０が1/2波ラインであるとき、この場合
の負荷ラインの式は次の通りである。

(6) V_s＝R_sI_dＮ＋V_d／Ｎ 実効ソースインピーダンスはそれゆえに次の通
りである。

(7) （R_s）_eff＝R_sN² 放電安定性は次の式によつて保証される。

(8) ∂V_d／∂I_d＋R_sN²＞０ 1/4波の場合と異なり、実効ソースインピーダ
ンスはソースのインピーダンスと丁度同じであ
り、かつかるかに小さくなろうとする傾向にあ
る。25Ωのソースインピーダンスと75Ωのケーブ
ルに対して、実効ソースインピーダンス（N²で
除算される）は1/4波部分に対しては225Ωであり
かつ1/2波に対しては25Ωである。

第１１図にすように、RFレーザを励起するた
めに用いられる本願の形態は、長さｌおよび特性
インピーダンスZ₀の同軸ケーブルへ接続される
RF発生器V_sから成り、同軸ケーブルは、順次変
圧器Ｔの１次側へ接続される。変圧器の２次側は
放電部分へ接続され、その部分において、キヤパ
シタンスC_dは並列コイルL_bによつて共振される。

第１１図に示すように、ラインを調めるインピ
ーダンスは次の式によつて与えられる。

(9) Z_io＝Z₀Z₁＋jZ₀tank1／jZ₁tank1＋Z₀ ここで、Ｚは変圧器を調べるインピーダンスで
あり、k1は2π／λｍであり、λｍは波長である。

電圧V_ioは次の式によつて与えられる。

(10) V_io＝VsZ_io／R_s＋Z_io＝Ｖ＋e^jk1＋V^-e^-jk1 ここでV⁺およびV^-は順および逆進行波であ
り、V⁺に対して解くと、 (11) V⁺＝V_sZ_io／R_s＋Z_io／e^jky＋Z₁−Z₀／Z₁＋Z₀
e^-jk1 変圧器への入力での電圧は次の式によつて与え
られる。

(12) V₀＝V⁺＋V^-＝V⁺（１＋Z₁−Z₀／Z₁＋Z₀） Z₁を評価するために、次の式によつて与えられ
るZ₁を見るのが容易である。

(13) Z₁＝Q_u／N₂（ωC） ここで、Q_uは無負荷時のＱであり、Ｎは巻数
比である。典型的な例においては、Ｃ＝40pf、ｆ
＝40MHz、Ｎ＝４およびQ_u100の場合、 (14) Z₁＝100／16×２×π×40×10^-12×40×10⁶ ＝600Ω Z₁≫Z₀を想定すると、 (15) V₀＝2V⁺である。

1/4波および1/2波ラインの２つの特定の場合を
考慮すると、1/4波長ラインに対しては（すなわ
ち、ｌ＝λ/4）、 (16) Z_o＝Z² ₀／Z₁ (17) V_io＝V_sZ₀／Z₁／R_s＋Z₀ ²／Z₁／−2jz₀／Z₁ ＝jV_s／２ Z₀／R_s＋Z₀ ²／Z₁ (18) V_io＝ｊV_s／２ Z₀／R_s（R_s≫Z₀ ²／Z₁） 放電部分にかかる電圧はそれゆえに次の通りで
ある。

(19) V_d＝V_sN²Z₀／R_s 1/4波長さのライン（すなわち、ｌ＝λ/2）に
対しては、 (20) Z_io＝Z₀ (21) V⁺＝V_s／２ Z_io／R_s＋Z_ioV_s／２ 放電部分にかかる電圧はそれゆえに次の通りで
ある。

(22) V_d＝2V⁺N²＝N²V_s 500Ωのソースインピーダンスおよび50Ωの特
性インピーダンスを想定すると、２つの場合（ラ
イン長に対してλ/4またはλ/2）は等価である。
しかしながら、1/4波の場合、電圧がソースイン
ピーダンスまたはケーブルインピーダンスとは無
関係（第１の値に対して）であるのに対し、1/4
波の場合、電圧偏昇はソースインピーダンスより
も大きなケーブルインピーダンスを用いることに
よつて発生されることができる。たとえば、75Ω
ラインおよび50Ωソースインピーダンスは50％の
電圧増を与える。

このように、動作周波数にしたがつて同軸線、
または他の適当な伝送経路からなる新規な駆動回
路を用いることによつて（この場合、ライン長さ
は1/4波長に等しくかつ特性インピーダンスは
1.5R_sに等しいかまたはそれよりも大きい）、放電
安定性を確実にし、かつ電源電圧と比較して放電
電圧が実質的に増大するということがわかる。

第１２図はさらに付加的な手段を示し、これに
よつて、横方向または縦方向の励起形態のいずれ
かのレーザ放電の双安定インピーダンス特性から
生じるホツトスポツトの問題が実質的に減少され
または除去される。この付加的な手段は電力を第
１２図でグラフで示される励起電極へ制御されて
印加し、すなわち、十分な電力をほとんど瞬間的
に与えて、それによつて故障を生じ、ついで最大
励起電力に達するまで１ミリ秒の最小値に等しい
かまたはそれを越える時間期間にわたり電力がよ
り段階的に増大する。例によば、第１１図の議論
において前に示したパラメータに対して、P_bは
20ワツトであり、かつP_naxは80ワツトである。第
１２図に示されるように、励起電力の段階的な印
加により生じる改良された安定性は、前述した双
安定特性を含むインピーダンスの２個の正の傾斜
曲線部分のより安定なインピーダンス曲線に沿つ
て放電が作動する傾向によるものであると思われ
る。励起電力を段階的に与えるための自動的な手
段の実現は、RF電圧発生器で適当な容量性回路
によつて容易に達成されることができ、その回路
は当該技術分野において周知であり、ここでより
詳細に説明する必票はない。第１３図はこの発明
の縦方向の励起導波管１００の好ましい実施例の
３次元の図面であり、図において、導波管内径１
０２は１対の酸化アルミミニウム側部ブロツク１
０４および１０６によつて形成され、それらは順
次、２個のセラミツクプレート１０８および１１
０の間に挾まれる。各そのようなセラミツクプレ
ートは、前に議論した細長い電極によつて上部プ
レート１０８のため第１３図に示したようなその
外側面に沿つてコーテイングされており、かつそ
れらの細長い電極は導波管内径１０２内で縦方向
に向けられた電界を与えるように形造られてい
る。より詳細に説明すると、電極１１２および部
分１１４のようなその垂直方向の部分は、部分１
１８のようなその垂直方向の部分を含む対応する
電極１１６に関して逆極性の時間の任意の瞬間で
ある。

第１３図の好ましい実施例において、デイメン
ジヨンＦは典型的には0.02インチ（0.508mm）で
あり、デイメンジヨンＧは典型的には0.04インチ
（1.016mm）であり、かつデイメンジヨンＨは典型
的には0.25インチ（6.35mm）である。さらに、導
波管内径１０２は断面が正方形であり、チヤンバ
を規定するその長さが0.08インチ（2.032mm）の
壁を有している。

第１４図および第１５図は第１３図の導波管１
００を用いた２個の代替のレーザヘツド形態を示
す。第１４図に示すように、そのような１個の形
態は、矩形断面の金属RFシールド管１２０内に
レーザ導波管１００を配置することを含む。導波
管は受台１２２によつてそこに中心合せされる。
受台１２２は導波管構造に対して気体貯蔵槽とし
て働く矩形断面のチヤンバ１２４を含む。受台１
２２の導波管１００および１２４のチヤンバ１０
２は、ともに、レーザ動作のため適当なサブ大気
圧である。RFシールド管１２０の残りの内部体
積は周囲圧力であり、かつ導波管１００の押込め
られた空気冷却のめの包囲されたチヤネルを与え
る。

RF管１３０の壁と導波管構造との間の残りの
体積は、貯蔵槽として働くようにレーザ気体で充
填され、その気体は導波管内径１０２内のレーザ
気体と同じサブ大気圧である。

第１６図はこの発明の好ましい実施例の電気的
なシステムインターフエイスを概略的に示し、前
述したホツトスポツトの問題を少なくしまたは除
去するための種々の手段が回路に用いられてい
る。例によれば、導波管１００は第１３図に示さ
れるような、すなわち、セラミツクブロツク１０
８および１１０の上部および底部面にそれぞれ与
えられる薄膜メタライゼーシヨンの態様の電極を
用いる。プレート１０８および１１０によつてチ
ヤンバからの電極の間隔は前述したバラステイン
グキヤパシタンスを与える。共振インダクタL_rは
電極に接続され、かつ同様な極性の上部および底
部電極対がそれぞれ導体１４０および１４２によ
つて相互接続されており、それらはまた変圧器１
４４へ電気的に相互接続される。変圧器は新規な
駆動回路を介して適当な電圧源V_sへ接続され、
前記新規な駆動回路は、ソースインピーダンスの
1.5倍に等しいかまたはそれよりも大きな特性イ
ンピーダンスを有する1/4波長ライン１４６から
なる。第１６図において、ソースインピーダンス
は50Ωであり、かつライン１４６の特性インピー
ダンスは上述した新規な改良にしたがつて75Ωに
等しいかまたはそれよりも大きいと想定される。
さらに、第１２図に関して前に説明した遅延され
た励起電力特性は、適当な発生器制御装置１４８
を第１６図に含むことによつて示されており、そ
の詳細は当業者に公知である。

ここに開示したものは、優れた性能、効率、信
頼性および耐久性の改良された導波管気体レーザ
であるということが理解されよう。このような１
個の改良点は、適当なレーザ気体を含む導波管チ
ヤンバ内でレーザ放電を縦方向に励起することで
ある。縦方向の励起によつて、電極の間隔の幾何
学形態が導波管チヤンバの幾何学的形態に無関係
に変化することができ、それによつて性能効率が
増大される。さらに、多数の意義ある改良点が開
示され、その各々が、横方向および縦方向の励起
形態の両方の導波管気体レーザにおいて共通に生
じ、かつさもなくばレーザの性能を実質的に劣化
させるであろうホツトスポツトの問題を実質的に
減少させまたは除去するように設計されるという
ことが理解されよう。このような改良は、例によ
れば、セラミツクまたは酸化アルミニウムのよう
な適当な誘電体間隔媒体によつて導波管チヤンバ
から電極を分離する新規な構造的な形態を介して
達成される容量性バラステイングと、予め定めら
れた長さおよび特性インピーダンスの新規な駆動
回路、および最小の時間で励起電力を制御して印
加するということを含む。

この発明を特定の実施例を参照して説明し図示
したが、本願の教示の結果、種々の変形および修
正が当業者によつて行なわれるであろう。本願発
明の精神および意図から逸脱することなくここに
図解しかつ説明した特定の大きさ、材料および幾
何学的形態に対して行なわれるものを含むそのよ
うな変形のすべては前掲の特許請求の範囲によつ
てのみ限定される本願発明の範囲内にある。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術の横方向放電導波管気体レー
ザを示す部分的な概略図である。第２図は導波管
気体レーザのための縦方向放電励起構成の一実施
例の等大図である。第３図は第２図の線３−３に
沿つて切取られた導波管気体レーザの電極形態の
断面上面図である。第４図はこの発明の縦方向放
電形態の同質の実施例の正面図である。第５図は
横方向および縦方向励起導波管気体レーザのある
問題を生じ、しかしこの発明によつて実質的に克
服されまたは減少される双安定インピーダンス特
性のグラフによる図解である。第６図はこの発明
の容量性バラステイングが前述の双安定インピー
ダンス問題を克服するために用いられる横方向放
電導波管気体レーザの断面側面図である。第７図
は第６図の等価回路の概略図である。第８図は容
量性バラステイングを用いる縦方向放電励起導波
管気体レーザの断面側面図である。第９図は容量
性バラステイングを用いた、しかし導波管の側部
を考慮してその構造をよりよく示すために縦方向
導波管気体レーザの付加的な図である。第１０図
は第８図および第９図の容量性バラスト縦方向励
起気体導波管レーザの等価回路の概略図である。
第１１図はこの発明の一実施例にしたがつて新規
な駆動回路を説明するために用いられる概略回路
図である。第１２図は、第５図に示される双安定
インピーダンス特性の不利益な効果の様子をさら
に減少させるためにこの発明の一実施例に用いら
れる電力励起対時間特性のグラフによる図解であ
る。第１３図はこの発明の縦方向の励起導波管気
体レーザの好ましい実施例の３次元図である。第
１４図おび第１５図は第１３図の導波管を実施す
るレーザヘツド形態の２個の代替の実施例の例で
ある。第１６図は第１３図の導波管がレーザ励起
のため適当な駆動回路およびRF電圧源へ接続さ
れる態様を図解する電気回路図である。 図において、３４および３６は誘電体ブロツ
ク、３０および３２はセラミツクブロツク、３８
は導波管内径またはチヤンバ、４０および４２は
電極、５０および５２はアルミナシート、６２お
よび６４は導体、１５０は弾性管、１５２は外側
シエル、１５８はたな部、１３２および１３４は
アルミナブロツク、１６０は鏡取付け台、１６２
ははんだビードを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 特定の長さおよびレーザ光を案内しかつそこ
   にレーザ励起放電を発生するのに適した断面積を
   有する細長いチヤンバを規定する手段と、前記チ
   ヤンバ内に配置される活性レーザ気体とを有する
   形式のrf励起方式導波管レーザにおける改良であ
   つて、前記レーザ気体は所望の波長で光エネルギ
   量子の誘導放出を与えることのできるレーザ遷移
   を有しており、 前記チヤンバ内にその長さ方向と平行な方向に
   交流電界を確立し、前記レーザ気体中にレーザ励
   起放電を確立する手段を備え、前記交流電界を確
   立する手段は、前記チヤンバの少なくとも第１の
   細長い壁に沿つて前記チヤンバの長さ方向を横切
   るように配置されかつ互いにインターデイジタル
   に配置される第１および第２の複数の導電素子を
   備える、導波管レーザ。 ２ １個の第１の導電素子と１個の第２の導電素
   子の隣接対はインターデイジツト距離だけ分離さ
   れており、前記第１および第２の複数の導電素子
   は前記インターデイジツト距離よりも小さい幅を
   有する、特許請求の範囲第１項記載の導波管レー
   ザ。 ３ 前記第１および第２の複数の導電素子は、そ
   れぞれ交流電界発生器の互いに逆極性の端子に接
   続される、特許請求の範囲第１項記載の導波管レ
   ーザ。 ４ 前記電界確立手段は、さらに、 前記チヤンバの第２の細長い壁に沿つて前記チ
   ヤンバの長さ方向を横切るように配列されかつイ
   ンターデイジタルに配置される第３および第４の
   複数の導電素子を備え、前記第２の細長い壁は前
   記第１の壁と実質的に平行であり、かつ前記チヤ
   ンバの前記第１の壁と反対側に配設される、特許
   請求の範囲第３項記載の導波管レーザ。 ５ 前記第３および第４の複数の導電素子はそれ
   ぞれ、前記交流電界発生器の前記逆極性の端子に
   接続される、特許請求の範囲第４項記載の導波管
   レーザ。 ６ 前記第１および第２の複数の導電素子は、前
   記チヤンバの長さ方向に実質的に平行な共通平面
   上に並列し、かつ前記チヤンバと絶縁体により等
   しく分離される、特許請求の範囲第１項記載の導
   波管レーザ。 ７ 前記第３および第４の複数の導電素子は、前
   記チヤンバの長さ方向に実質的に平行な共通平面
   上に並列し、かつ前記チヤンバから絶縁体により
   等しく分離される、特許請求の範囲第４項記載の
   導波管レーザ。 ８ 縦軸を有しかつレーザ光を案内するのに適し
   た断面積を有する細長いチヤンバを規定する手段
   と、前記チヤンバ内に配置される活性レーザ気体
   とを有する形式の導波管レーザにおける改良であ
   つて、前記レーザ気体は所望の波長で光エネルギ
   量子の誘導放出を与えることのできるレーザ遷移
   を有しており、 (a) 前記縦軸に平行な方向に沿つて前記チヤンバ
   内に交流電界を確立し、前記レーザ気体中にレ
   ーザ励起放電を生成する手段、前記放電は双安
   定特性インピーダンスを有し、かつ前記交流電
   界確立手段は少なくとも２個の電極を含んでお
   り、かつ (b) 前記電極と前記チヤンバとの間にバラスト容
   量を与える手段を備える、導波管レーザ。 ９ レーザ光を案内するのに適した断面積を有す
   る細長いチヤンバを規定する手段と、前記チヤン
   バ内に配置される活性レーザ気体と、前記チヤン
   バ内に交流電界を確立し、前記レーザ気体中にレ
   ーザ励起放電を誘発するための手段とを備える導
   波管レーザにおける改良であつて、 前記放電の負荷インピーダンスの減少を感知
   し、前記インピーダンスの減少に応答して瞬間的
   に前記チヤンバ内の入力電力を低減するための手
   段を備える、導波管レーザ。 １０ 前記電界確立手段は、前記チヤンバの実質
   的に近傍に配置された、互いに逆極性でありかつ
   電気的に共鳴する少なくとも２個の電極と、イン
   ピーダンス整合方式の無線周波数電圧発生器とを
   備え、 前記感知および低減手段は、 波長λでありかつ周波数が前記無線周波数電圧
   発生器の前記周波数に等しい進行波を保持するこ
   とができ、かつ前記λ／４の奇数倍に実質的に等
   しい電気的長さを有し、かつ前記負荷インピーダ
   ンスよりも高い特性インピーダンスを有する誘電
   体を備える、特許請求の範囲第９項記載の導波管
   レーザ。 １１ (a) レーザ光を案内するのに適した断面積
   を有する細長いチヤンバを規定する手段、 (b) 前記チヤンバ内に配置されかつ輻射の誘導放
   出を与えることのできる遷移を有する気体状の
   活性媒体、 (c) 前記規定手段内の前記チヤンバ外部に配置さ
   れ、前記チヤンバ内に交流電界を確立し、前記
   活性媒体中にレーザ励起放電を誘発させるため
   の、互いに逆極性の少なくとも２個の電極、前
   記互いに逆極性の少なくとも２個の電極は前記
   気体活性媒体に非接触であり、 (d) 無線周波数電圧発生器、 (e) 前記電極を前記発生器に電気的に接続する駆
   動回路、および (f) 前記発生器に接続され、実質的に瞬間的に前
   記活性媒体を分解して前記放電を形成するのに
   十分な励起電力を印加し、その後、１ミリ秒の
   最低時間以上、増加する励起電流を印加し、か
   つその後、実質的に一定の最大電力を印加する
   時間遅延回路手段を備える、導波管レーザ。 １２ 縦方向rf励起導波管レーザであつて、 (a) 予め選択された長さの縦軸とレーザ光を案内
   するのに適しかつレーザ励起放電を発生するの
   に適した断面積を有する絶縁された内径を有す
   る共鳴導波路手段、 (b) 前記内径内に配置されかつエネルギレベル反
   転分布に適した活性レーザ気体混合物、 (c) 前記レーザ気体混合物を封止して前記気体を
   前記内径内に閉込める手段、 (d) 前記内径の縦軸に平行に前記内径内に無線周
   波数の交流電界を確立し、前記レーザ気体中に
   レーザ励起放電を確立する手段、 (e) 各々が前記縦軸に一般的に平行に配向され、
   かつ各々が一連の横方向の突状の部材を有する
   少なくとも１対の電極を備え、前記一連の突状
   部材はインターデイジタル態様で配列される、
   縦方向rf励起導波管レーザ。 １３ 前記交流電界確立手段は、 (a) 電力出力を有しかつ約30MHzないし約3GHz
   の範囲の動作周波数を有する交流電流源、およ
   び (b) 前記交流電源を前記共鳴導波路手段へ接続
   し、前記電力出力の実質的にすべてを前記共鳴
   導波路手段の内径内に閉込められた活性レーザ
   気体へ結合させる位相整合回路網を備える、特
   許請求の範囲第１２項記載の導波管レーザ。 １４ 前記電極は少なくとも両極性の一方突状部
   材の隣接対とを含み、各電極の突状部材の対は、
   前記内径の前記長さにわたつて起電力を累積的に
   形成し前記レーザ気体をイオン化する電極放電区
   間を規定する、特許請求の範囲第１２項記載の導
   波管レーザ。