JPH0236583A - エキシマ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） 本発明はエキシマ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、例えば希ガスハイランドエキ
シマレーザ発振装置やＣＯ２レーザ発振装置があるが、
これらレーザ発振装置に使用されるガスレーザ媒質は一
般に数種類のガス組成からなりレーザ発振の毎にその組
成が変化する。例えば、Ｘｅ；１％以下、Ｈｅノ；ｏ、
２％以下、残りをＨｅ又はＮｅとした混合ガスをレーザ
媒質としたＸｅＣノエキシマレーザ発振装置のようにガ
スレーザ媒質にハロゲンドナーを１つの組成として使用
しているものでは、レーザ発振の毎にハロゲンドナーの
濃度が低下する。このように濃度が低下して例えば第４
図に示すようにｏ、１％以下になると、レーザ発振出力
は急激に低下する。従って、ＸｅＣｌ！エキシマレーザ
発振装置等では、ハロゲンドナー濃度の変化によるレー
ザ出力変動への影響を少なくするため、ハロゲンドナー
濃度が常に所定値となるように制御が行われている。

そこで、このハロゲンドナー濃度の変化による出力変動
を制御する方法として一定量ハロゲン注入法及び注入エ
ネルギー増加法が行われている。

第５図は一定量ハロゲン注入法を適用したエキシマレー
ザ発振装置の構成図であって、エキシマレーザ発振器１
にはハロゲン注入弁２を介してハロゲンガスボンベ３が
接続されている。又、レーザ発振する毎にカウントを行
なう動作ショツト数カウンタ４が設けられ、このカウン
ト値が注入コントローラ５に送出されている。そして、
この注入コントローラ４は動作ショツト数が所定数に達
するとハロゲン注入弁２に開の操作信号を送出して一定
量のハロゲンドナーをエキシマレーザ発振器１に供給す
る機能を存している。なお、６はエキシマレーザ発振器
１の各主放電電極間に高電圧を印加する高圧電源である
。しかるに、ハロゲンドナーが供給されない状態には第
６図に示すようにレーザ発振の毎にハロゲンドナー濃度
が次第に低下するとともにレーザ出力が次第に低下する
。そうして、動作ショツト数が所定値に達すると、ハロ
ゲン注入弁２が開かれてハロゲンドナーがエキシマレー
ザ発振器１に供給される。しかるに、このときハロゲン
ドナーの濃度が高くなるとともにレーザ出力も大きくな
る。

又、第７図は注入エネルギー増加法を適用したエキシマ
レーザ発振装置の構成図であって、注入コントローラ７
は動作ショツト数カウンタ４のカウント値増加に応じて
高圧電源６から各主放電電極間に印加する電圧レベルを
高く制御する機能を有している。つまり、第８図に示す
ように動作ショツト数の増加とともに各主放電電極間に
印加する電圧レベルつまり注入エネルギーが増加して、
レーザ出力が一定となるようにしている。

しかしながら、上記各方法では次のような問題がある。

先ず、一定量ハロゲン注入法ではハロゲンドナーが間欠
的に供給されるために第６図に示すようにハロゲンドナ
ー濃度がある範囲内で上下１７、このためレーザ出力は
変動して不安定となっている。さらに、この方法では各
毎に注入されるハロゲンドナー量が経験によって定めら
れて、いるので、レーザ出力を大きく変化させる場合等
の動作条件の大きな変化に対しては対応できない。とり
わけ、この方法では直接ハロゲンドナー濃度を検出して
いないので、ハロゲンドナー濃度制御に対する信頼性は
低い。

又、注入エネルギー増加法は強制的に各主放電電極間に
印加する電圧レベルを高くするので、最適な動作条件で
レーザ光を発振させるものとはなりでいない。従って、
レーザ発振の回数が増加するにともなって印加される電
圧が高くなり、これによってレーザ発振装置の寿命が短
くなるとともに安定性及び信頼性が低下し、そのうえレ
ーザ発振の効率も低下する。

なお、実際には上記各方法を組み合せてハロゲンドナー
濃度やレーザ出力の制御が行われているが、たとえ組み
合せたとしても上記各問題が生じる。

（発明が解決しようとする課題） 以上のようにハロゲンドナー濃度つまりガスレーザ媒質
の組成又はレーザ出力を一定に制御する方法が行われて
いるが、上記の如くハロゲンドナー濃度を常に所定値に
制御できるものでなく、又レーザ発振装置の寿命や安定
性、信頼性を低ドさせるものであった。

そこで本発明は、ガスレーザ媒′口のｉ１１戊比か常に
所定値となるように制御できる高安定性でｊ；：ｌ　Ｉ
ｒ（頼性のエキシマ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、ガスレーザ管内にエキシマガスレーザ媒質を
封入しガスレーザ管内に対向配置した各主放電電極間に
主放電を発生させてレーザ発振するガスレーザ発振装置
において、ガスレーザ媒質を組成するハロゲンドナーの
洸吸収帯域における波長の光をガスレーザ管内に照射す
る発光素子と、この発光素子で照射された光を受光して
受光量に応じた電気信号に変換する受光素子と、この受
光素子からの電気信号を受けてガスレーザ管内における
ハロゲンドナーの濃度が所定値となるようにこのハロゲ
ンドナーのガスレーザ管への供給量を制御するガス供給
制御手段とを備えて上記目的を達成しようとするエキシ
マ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、発光素子からエキ
シマガスレーザ媒質を組成するハロゲンドナーの光吸収
帯域における波長の光が照射され、この光が受光素子で
受光されて受光量に応じた電気信号に変換される。そし
て、この受光素子からの電気信号を受けてガス供給制御
手段はガスレーザ管内におけるハロゲンドナーの濃度が
所定値となるようにこのハロゲンドナーのガスレーザ管
への供給量を制御する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図はエキシマガスレーザ発振装置の全体構成図であ
って、ガスレーザ管１０の内部にはガスレーザ媒質とし
てハロゲンドナーを組成の一部とするエキシマが封入さ
れている。さらに、このガスレーザ管１０の内部にはそ
れぞれ対向配置された各主放電電極１１．１２が設けら
れ、かつこれら各主放電電極１１．１２の長手方向の各
端部側にはそれぞれ光共振器を構成する全反射ミラー１
３及び出力ミラー１４が設けられている。なお、各主放
電電極１１．１２の間には高圧電源１５が接続されて、
直流高電圧＋ＨＶが印加されるようになっている。又、
このガスレーザ管１０にはハロゲン注入弁１６を介して
ハロゲンガスボンベ１７が接続されている。

さて、このガスレーザ管１０の長手方向の一端側には発
光素子としてのダイオードレーザ２０が設けられてダイ
オードレーザコントローラ２１によって発光制御される
ようになっている。そして、このダイオードレーザ２０
はその発光波長がハロゲンドナーの光吸収帯域における
波長、ＸｅＣノエキシマレーザのようにハロゲンドナー
としてＨＣ，ｉ？を用いる場合、波数５［ｉ［ｉ４〜８
３４７ｃｍ−１に設定されている。又、ガスレーザ管１
０の長手方向の他端側つまりダイオードレーザ２０の対
・同位置には受光素子としてのＰｂｓ半導体セル２２が
設けられている。このＰｂｓ半導体セル２２はダイオー
ドレーザ２０から放射されエキシマ雰囲気中を進行して
きたダイオードレーザ光を受光し、この受光量に応じた
電圧レベルの電気信号を出力するものである。そして、
この電気信号は濃度コントローラ２３に送られるように
なっている。この濃度コントローラ２３はＰｂｓ半導体
セル２２からの電気信号を受けてその電圧レベルから現
在のハロゲンドナー濃度を求め、この濃度と基準濃度と
を比較してハロゲンドナー濃度が基準濃度となるような
開度の操作信号を逐次ハロゲン注入弁１６に送出する機
能を有している。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。

各主放電電極１１．１２の間に高圧電源１５から高電圧
が印加されてこれら主放電電極１１゜１２の間に主放電
が発生すると、全反射ミラー１３と出力ミラー１４との
間に光共振が発生して出力ミラー１４からレーザ光が出
力される。このようにしてレーザ光が発振されると第４
図に示すようにハロゲンドナーの濃度が次第に低下し、
これとともにレーザ出力が小さくなる。

ところが、本装置ではダイオードレーザコントローラ２
１によってダイオードレーザ２０はハロゲンの光吸収帯
域と同一波長の光を常に発光している。しかるに、この
ダイオードレーザ光はガスレーザ媒質中を通過してＰｂ
ｓ半導体セル２２に到達する。従うて、ダイオードレー
ザ光はガスレーザ媒質中を通過する間にハロゲンドナー
の濃度に応じてその一部が吸収される。しかるに、Ｐｂ
ｓ半導体セル２２はダイオードレーザ光を受光し、その
受光量に応じた電圧レベルの電気信号を出力する。この
電気信号は濃度コントローラ２３に送られ、この濃度コ
ントローラ２３は電気信号の電圧レベルからハロゲンド
ナー濃度を求めて基準濃度と比較し、ハロゲンドナー濃
度が基準濃度となるような開度の操作信号を作成してノ
）ロゲン注入弁１６に送出する。この結果、ガスレーザ
媒質を組成するハロゲンドナーの濃度は常に所定値に制
御される。第２図は以上のような１１０ゲンドナ一濃度
制御を行なった場合のハロゲンドナー濃度とレーザ出力
とを示す図であって、ハロゲンドナー濃度は常に一定で
、そのときのレーザ出力は動作ショツト数か１０５以上
となってもほぼ一定となっている。又、レーザ発振の効
率を見ると、第３図に示すように本装置は一定量ハロゲ
ン注入法及び注入エネルギ増加法と比較して高効率であ
ることが分かる。

このように上記一実施例においては、ダイオードレーザ
２０からガスレーザ媒質を組成するハロゲンドナーの光
吸収帯域における波長の光を照射してこの光をＰｂｓ半
導体セル２２で受光し、この受光回に応じて濃度コント
ローラ２３によってハロゲンドナーのガスレーザ管１０
への供給量を制御する構成としたので、常にハロゲンド
ナー濃度をモニタできて濃度が低下した場合、この低下
したときにハロゲンドナーを供給してノ＼ロゲンドナー
濃度を所定値に保てる。従って、レーザ出力はレーザ発
振の回数に関係無く常に安定した状態にできる。又、ハ
ロゲン濃度の測定はダイオードレーザ２０により放射さ
れる光を用いるので、測定によるガスレーザ管１０内へ
のガス汚染等の影響を与えることが無く、逆にガスレー
ザ媒質によるハロゲン濃度測定装置（センサ）の腐蝕等
のトラブル防止も簡単にできる。

［発明の効果コ 以上詳記したように本発明によれば、エキシマガスレー
ザ媒質の組成比が常に所定値となるように制御できる高
安定性で高信頼性のエキシマ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エキシマガスレーザ
発振装置の一実施例を説明するための図であって、第１
図は全体（１４成図、第２図は動作ショツト数に対する
ハロゲンドナー濃度及びレーザ出力を示す図、第３図は
動作ショツト数に対する効率を示す図、第４図はハロゲ
ンドナー濃度に対するレーザ出力を示す図、第５図乃至
第８図は従来技術を説明するための図である。 １０・・・ガスレーザ管、１１．１２・・・主放電電極
、１３・・・全反射ミラー　１４・・・出力ミラ１５・
・・高圧電源、１６・・・ハロゲン注入弁、１７・・・
ハロゲンガスボンベ、２０・・・ダイオードレーザ、２
１・・・ダイオードレーザコントローラ、２２・・・Ｐ
ｂｓ半導体セル、２３・・・濃度コントローラ。 第２図 十りｌ’Ｆ　　シ、ａ、ｙ１−、Ｊ 出願人　工業技術院長　飯塚幸三 手刀ｉ’ｐ　シう・ノドでぶ〔− 第３０ 弔４ 図 第５図 ｆ１Ｊ１′！ニジっソト（（ 第６ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスレーザ管内にエキシマガスレーザ媒質を封入し前記
   ガスレーザ管内に対向配置した各主放電電極間に主放電
   を発生させてレーザ発振するエキシマガスレーザ発振装
   置において、前記ガスレーザ媒質を組成するハロゲンド
   ナーの光吸収帯域における波長の光を前記ガスレーザ管
   内に照射する発光素子と、この発光素子で照射された光
   を受光して受光量に応じた電気信号に変換する受光素子
   と、この受光素子からの電気信号を受けて前記ガスレー
   ザ管内における前記ハロゲンドナーの濃度が所定値とな
   るようにこのハロゲンドナーの前記ガスレーザ管への供
   給量を制御するガス供給制御手段とを具備したことを特
   徴とするエキシマガスレーザ発振装置。