JPH0196974A

JPH0196974A - ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JPH0196974A
Application number: JP25498487A
Authority: JP
Inventors: Noboru Okamoto; 昇岡本; Shigeyuki Takagi; 茂行高木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1989-04-14

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、主放電電極間での放電に先駆けて、この主
放電電極間のガスレーザ媒質を予備電離する予ｍ電離電
極を有するガスレーザ発振装Ａに関する。

（従来の技術）ぢ一般的なガスレーザ発振装置は、第４図に示されるよう
な断面を有して円筒状に形成された密閉容器１内にガス
レーザ媒質としての例えばＣＯ２−Ｎ２−Ｈｅ混合ガス
が所定の圧力に保たれている。

そして、この密閉容器１内には、上側と下側に位置して
互いに対向される主放電電極２．３が長子方向をもって
配設されている。これら主放電電極２．３は例えば上側
に陰極２、下側に陽極３が位置され、互いに所定間隔を
もって対向状態を保ちながら上記密閉容器１の長手方向
に亘って設けられている。

また、上記主放電電極２．３には、密閉容器１の外側に
設けられた高電圧電源４が接続されて、主放電電極２．
３間に高電圧が印加されるように構成されている。ここ
で、上記高電圧型１４は陽極側の主放電電極３に接続さ
れる配線の中途部がアースされている。

さらに、これら主放電電極２．３の長手方向の左右両側
部には、第６図に示されるように長手方向に等間隔で複
数の予備電離電極５・・・、６・・・が配設されている
。

この予備電離電極５・・・、６・・・も、上記主放電電
極２．３と同様に上側に陰極５・・・、そして下側に陽
極６・・・がそれぞれ設けられており、上記陰８ｉ５・
・・の中途部には、ピーキングコンデンサー７・・・が
設けられている。これらピーキングコンデンサー７・・
・は上記高電圧電源４から印加された電圧の陰極側にあ
って波形成形を行なうように設けられている。

一方、密閉容器１内には上記主放電電極２．３間のガス
レーザ媒質を循環するためのファン８が設けられている
。また、このファン８によって循環されたガスレーザ媒
質は、同様に密閉容器１内に設けられた熱交換器９によ
って放電によって発生された熱が吸収される。このよう
に放電後のガスレーザ媒質を冷却することにより、スパ
ッタリング等によって発生された不純物を除去し、ガス
レーザ媒質を浄化するように構成されている。

このように構成された、ガスレーザ発振装置は、その主
放電電極２．３の側部に配設された予備電離電極５・・
・、６・・・の隣接された相互が一定の間隔をもって設
けられている。そして、主放電電極２．３の長手方向に
沿って配設された複数の予備電離電極５・・・、６・・
・には長手方向の中途部および端部付近の３箇所に高電
圧電源４からのリード線１０が接続されており、これら
のリード線１０の長さの違いによりインダクタンスに差
が生じて、長手方向の全長に亘って均一な予備電離を行
なうことができなかった。つまり、第７図に示されるよ
うに主放電電極２．３の長手方向に沿って、予備電離時
の電子密度を一定にできるものではなく、このため、予
備電離後に発生される主放電も同様に不均一なものであ
り、安定したレーザ光を得ることが困難であった。

（発明が解決しようとする問題点ン上述のように一般的なガスレーザ発振装置の予備電離電
極は、主放電電極の側部に等間隔で配設されて、上記主
放電電極間を励起するものであり、配設位置によってイ
ンダクタンスが異なり、主放電′Ｒ極の長手方向に亘っ
て一定な予備電離を行なうことができなかった。

この発明は、上記予備電離電極のインダクタンスの差の
影響を受けることなく、上記主放電Ｍ極間を均一に予備
電離すること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〕

（問題点を解決するための手段及び作用）この発明は、
ガスレーザ媒質が所定圧力で封入された密閉容器内に陰
極および陽極とからなる主放電電極を設け、これらの主
放電電極の長手方向に沿って両側に設けられて上記主放
電電極間に紫外光を照射して予備電離する予備電離用の
ピン電極の隣合う相互の配置を主放電電極の長手方向に
沿って中央部から端部に向かって次第に密となるように
配設したことにより、予（ｉｌ離時の主放電電極間に亘
って発生される予備電離電子の密度を一定にできるガス
レーザ発振装置にある。

（実施例）以下、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、そのガスレーぢザ発振装置の基本的構造は第４図に示される従来例と略
同様のため同一構成部分に関しては詳しい説明を避け、
改良点についてのみ詳しく説明する。

ガスレーザ発振装置はガスレーザ媒質としての例えばＣ
Ｏ２−Ｎ２−Ｈｅ混合ガスが所定圧力で封入された図示
しない密閉容器内に図中に示されるように構成された主
放電電極２．３が設けられている。この主放電電極２．
３は密閉容器内の上側に設けられた陰極２およびこの陰
極２に対向された陽極３によって形成されている。

これらの主放電電極２．３は共に図示しない高電圧電源
が陰極２側および陽極３側に接続されている。

さらに、これら主放電電極２．３の長手方向の左右側部
には、複数の予備電離用のピン電ＦＡ１１・・・、１２
・・・が配設されている。これら予備電離用のピン電極
１１・・・、１２・・・は、陰極２と陽極３側とにそれ
ぞれ設けられている。つまり、上記主放電電極２．３の
うちの陰極２側に設けられ中途部にはピーキングコンデ
ンサ７・・・がそれぞれ設けられた予備電離用のピン電
ｔ！ｉ１１・・・と、陽極３側に設けられた予備電離用
のピン電極１２・・・とから構成されている。ここで、
上記ピーキングコンデンサー７・・・は上記図示しない
高電圧電源から印加された電圧の波形成形を行なうもの
である。つまりピーキングコンデンサー７・・・の両端
電圧が封入されたガス圧等によって定まる放電破壊電圧
を越えると、対向された上記両ピン電極１１．１２間で
アーク放電が発生し、上記主放電電極２．３間にあるガ
スレーザ媒質を予備電離する。

このように、構成された予備電離用のピン電極１１・・
・、１２・・・はそれぞれの隣接される互いの距離が、
主放電電極２．３の長手方向の中央部から両端部に向か
うに従って順次密になるように構成されている。つまり
、主放電電極２．３の長手方向に沿って中央部から端部
に向かって、予備電離用のピン電極１１・・・、１２・
・・は指数関数的に互いの間隔が狭められるように配設
されている。

このように構成されたガスレーザ発振装置は、予備電離
時に第３図に示されるように主放電電極２．３の長手方
向に亘って予ｍ電１１１電子密度を一定にすることがで
きる。

つまり、高電圧Ｎ源と主放電電極２．３との間を電気的
に接続するリード線１０の各部の長さの差によって生じ
るインダクタンスの差に応じて、長手方向に沿って隣接
して設けられた予備電離用のピン電極１１・・・、１２
・・・のそれぞれの隣合う互いの間隔を設定することに
より、主放電電極２．３間の予備電離時の予備型ＩＩＩ
電子の密度を一定に保つことができる。ここで、上記ピ
ン電極１１．１２の間に生じるインダクタンスは主放電
電極２．３の両端側で大ぎく、中央部で小さくなるため
、両端部でピン電極１１・・・、１２・・・は密に隣接
されて、中央部付近では互いの間隔が広く設定されてい
る。

そして、このように配置されたピン電極１１・・・、１
２・・・によって予備電離された主放電電極２．３間は
、長手方向に亘って予備電離電子が均一に発生され、こ
の均一な予備電離により長手方向に亘って均質な主放電
が得られ、高効率で高繰返しができ、均質なレーザ光が
発振される。

以下、この発明における第２実施例を第４図を参照して
説明するが、その基本的なレーザ発振装置の構造は、上
記第１実施例と同様である。そこで、上記第１実施例と
異なる部分について図示して説明する。

図中に示されるのは、図示しない密閉容器内に設けられ
た主放電電極２．３のうち上側に設けられた陰極２であ
る。そして、上記密閉容器内で上記陰極２と対向されて
下側に位置される陽極３は、上記陰極２に対応して対称
的に構成されている。

そして、上記主放電電極２に沿って設けられたピン電極
１１・・・、１２・・・は、主放電電極間２．３の予備
電離電子密度をｎとした場合に、光子電流をＩａ、光電
離断面積をＱｉ１ガス密度をＮｉ、全ガス圧をｐ、吸収
係数をα、予備電離用のピンＮ極１１．１２の主放電電
極２．３からの距離をｒとしたときに、ｎ（ｒ）−Ｉａ−Ｑｉ−Ｎｉ−ｅｘｐ（−ｃｚｐｒ）／
ｒ２　　　　　　　　　　・・・・・・（１）の式にお
いて、ｎが一定となるようにｒを設定したことにより、
主放電電極２．３の左右側部に設けられたピン電極１１
・・・、１２・・・は図中に示されるように、長手方向
の中央部では主放電電極２．３から遠ざかって位置され
、両端部側に位置されるもの程、主放電電極２．３に近
接されるように配設されて円弧状を形成している。

また、上記ピン電極１１・・・、１２・・・は中央部に
位置されるものほど長手方向に隣接された互いの間の距
離が離間され、端部付近では、互いの間隔が狭められて
おり、予備電離時の予備電離電子密度が一定に保たれる
ように構成されている。このようにピン電極１１・・・
、１２・・・が配設されることにより、主放電電極２．
３の中央部から両端部にかけて均一な主放電を得ること
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、各ピンミル１１・・・、１２・・・は所定
の８但をもつピーキングコンデンサー７・・・がそれぞ
れ設けられているが、ピーキングコンデンサー７の客層
を変更することで、長手方向に沿って設けられたピン電
極１１・・・、１２・・・のそれぞれのインダクタンス
を補助的に均一化する構造を有するものも含まれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば高電圧電源に接
続された主放電電極に対して、これらの主放電電極の長
手方向に沿う両側に位置して予備電離時に発生される予
＠電ＦＩｉ電子の密度を一定にするように予備電離用の
ピンｆｆ１ｌＮを長手方向の中央部では間隔を大きく、
両端部付近では間隔を狭くして配設したことにより、主
放電電極の長手方向に亘って均一な予備電離を行なうこ
とができ、安定したレーザ光の発振ができるガスレーザ
発売装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、この発明における第１実施例であ
り、第１図は陰極側の主放電電極に予備電離用のピン電
極の陰極側が設けられた状態を示す下面図、第２図は主
放電電極の側部に予備電離用のピン電極が設けられた状
態を示す側面図、第３図は主放電電極間の予備電離時に
発生される予（ｉｉ！電ｌ１１１電子の密度が主放電電
極の長手方向に沿って一定であることを示す予備電離電
子密度図、第４図はこの発明における第２実施例であり
、陰極側の主放電電極に対して陽極側の予備電離用のピ
ン電極が設けられた状態を示す下面図、第５図乃至第７
図は従来例であり、第５図はガスレーザ発掘装置の概略
的構成を示す正断面図、第６図は主放電電極に予備電離
用のピン電極が設けられた状態を示す側面図、第７図は
予備電離電子密度が主成１ｍ種の長手方向に沿って変化
することを示す予備電離電子密度図である。２・・・陰極側の主放電電極（主放電’ｉ［ｉ）、３・
・・陰極側の主放電電極（主放電電極）、１１・・・陰
極側の予備電離用のピン電極（ピン電極）、１２・・・
陽極側の予＠電離用のピン電極（ピン電極）。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第　１　図３１２図　　３第　３　図箪　５Ｅｉ３ｇ６　　囚！！　７　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）密閉容器と、この密閉容器内に所定圧力で封入さ
れたガスレーザ媒質と、このガスレーザ媒質中に配設さ
れた陰極および陽極とからなる主放電電極と、これら主
放電電極の長手方向に沿つて両側に位置し、相対向して
アーク放電することで上記主放電電極間に紫外光を照射
する複数対の予備電離用のピン電極とを具備するガスレ
ーザ発振装置において、上記各ピン電極の隣合う相互の
配置を上記主放電電極の長手方向に沿って中央部から端
部に向かって次第に密となるように配設したことを特徴
とするガスレーザ発振装置。（２）主放電電極間の予備
電離電子密度をｎとした場合に、光子電流をＩ＿０、光
電離断面積をＱｉ、ガス密度をＮｉ、全ガス圧をｐ、吸
収係数をα、予備電離電極の主放電電極からの距離をｒ
としたときに、ｎ（ｒ）＝Ｉ＿０・Ｑｉ・Ｎｉ・ｅｘｐ（−αｐｒ）／ｒ＾２の式において、ｎが一定となるようにｒを設定したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ発
振装置。