JPH03227583A - パルスレーザ装置 - 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、安定したグロー放電を得ることができるよう
に改良を施したパルスレーザ装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、ガスを媒介としたレーザにおいて、良好なレーザ
発振を得るためには、レーザガス中で空間的に均一な放
電を必要とするが、ＴＥＭＡ−ＣＯ２レーザやエキシマ
［フープなどの叫パルスレーザ光を発生させるパルスレ
ーザ発振装置においては、その動作ガス圧力が数気圧も
の高圧力であるため、上記の放電が集束し、アーク放電
になりやすい。これを防止するため、主放電に先立って
予備電離を行うのが一般的である。

第３図及び第４図は、従来のパルスレーザ装置の一例を
示す概略図である。即ち、第３図においては、第１の主
電極１と第２の主電極２がレーザガス中に対向して配設
されている。また、これらの主電極１．２の両側部には
、スパーク放電による紫外光を主放電部の側面から照射
して、主放電部を予備電離するための予備電離電極３が
複数個配設され、また、この予備電離電極３には、予備
電離電極３に急激なパルス電圧を供給するためのピーキ
ングコンデンサ４が接続されている。さらに、前記主電
極１，２にはパルス電源５が接続されている。

この様に構成された従来のパルスレーザ装置は、以下に
述べるように動作する。即ち、主放電空間の放電に先立
ち、ピーキングコンデンサ４から急激なパルス電圧が７
−１電離電極３に印加され、この急激な電圧により」−
Ｔｍ対の予備電離電極３間に設けられたギャップにスパ
ーク放電が発生し、側面から主放電空間に紫外線が照射
される。この紫外光により主放電空間が千１ｉｉ電離さ
れ、その後、主放電空間にパルス電圧が印加された時、
主放電空間にグロー状の放電がつき、レーザガスが励起
され、１有望のレーザ光出力を得ることができる。

また、第３図に示した従来型に改Ｑを施した第４図のパ
ルスレーザ装置においては、陰極に相当する第２の主電
極１０が複数個の孔をａするよ・）に構成され、また、
第２の主電極１０の背面側には、誘電体１１を介して予
備電離用の高周波電極１２が配設され、電圧供給用の高
周波電源１３に接続されている。

この様に構成された従来のパルスレーザ装置は、以下に
述べるように動作する。即し、主放電空間の放電に先立
ち、高周波電源１３から高周波電圧が高周波電極１２に
印加されると、複数孔を有する第２の主電極１０と高周
波電極１２に接した誘電体１１との間に高周波放電１４
が点弧し、電子が発生する。そして、高周波電界により
第２の主電極１０の表面に電子をドリフトさせる。その
後、第１の主電極１に正の電圧を印加すると、第２の主
電極１０の近傍に発生した電子が第１の主電極１側にド
リフトし、主放電空間が工・備電離される。

その後、主放電空間にパルス電圧が印加された時、主放
電空間にグロー状の放電がつき、レーザガスが励起され
、所望のレーザ出力を得ることができる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の様に構成された従来のパルスレー
ザ装置においては、以下に述べる様な解決すべき課題が
あった。

即ち、第３図に示した従来型においては、予備電離スパ
ークにより発生する紫外光は、特にＴＥＭＡ−Ｃｏ２レ
ーザに代表されるような高気圧媒質中では減衰が大きく
、主放電部が一様に予備電離されないという欠点があっ
た。また、主放電空間にパルス電圧が印加されてから放
電が点弧するまでの期間に、陰極付近の電子が欠乏し、
アーク状の放電が形成される可能性があるという欠点が
あった。

また、第４図に示した従来型においても、高周波放電１
４によって発生する電子を、高周波電界によって第２の
主電極】０の表面にドリフトさせ、さらに、第２の主電
極１０の孔を通過させて第１の主電極１側にドリフトさ
せることができるのは、高周波電極１２に対して第２の
主電極１０の電位が高い時のみであるため、主放電空間
の電子密度に粗密が生じ、主放電空間が均一にｒ−備電
離されず、アーク状の放電が形成される可能性があると
いった欠点があった。

さらに、放電励起式レーザにおいては、放電によってレ
ーザガスが分解するため、一般に、レーザガスを送風機
を用いて循環させることによって、主放電空間のレーザ
ガスの入れ換えを常時行っている。しかし、第４図に示
した様な従来型においては、高周波放電１４が発生する
部分と、第２の主電極１０の孔の部分に存在するレーザ
ガスの入れ換えが行われにくいといった欠点があった。

本発明は、以上の欠点を解消するためにＩＪ１案された
もので、そのＯ的は、主放電空間における電子密度を均
一化し、安定したグロー放電を得ることのできるパルス
レーザ装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項１記載の発明は、複数個の孔を１するように構成
された主電極の背面側に、第１の高周波電源に接続され
た複数個の第１の高９ａ波電極と、第２の高周波電源に
接続された複数個の第２の高周波電極とを交互に配置し
、また、前記第１の高周波電源と第２の高周波電源の位
相を１８０度ずらして設定したことを特徴とするもので
ある。

請求項２記載の発明は、前記高周波電極をｎ組の高周波
電源に接続された複数個の高周波電極から構成し、各高
周波電源の位相を（３６０／ｎ）度ずらして設定したこ
とを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、高周波放電部のレーザガス流の
下流側に、ガスフローガイドを配設したことを特徴とす
るものである。

（作用） 請求項１及び２に記載のパルスレーザ装置によれば、位
相をずらした１１圧を予備電離用の高周波電極に印加す
ることによって、複数孔を１する主電極の背面側で発生
した電子を定常的に主放電空間に供給することができる
ので、主放電空間における電子密度が均一になり、安定
したグロー放電が得られる。

また、請求項３記載のパルスレーザ装置によれば、高周
波放電部に流入したレーザガスが、複数孔を口する主電
極から主放電空間に導かれ、高周波放電によって得られ
た電子も同様に主放電空間に誘導されるので、主放電空
間における電子密度が均一になり、安定したグロー放電
が得られる。

さらに、分解したレーザガスの停留を防止することがで
きるので、常に分解する前のレーザガスによって放電で
きる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図及び第２図に基づいて具
体的に説明する。なお、第３図及び第１１図に示した従
来型と同一の部材には同一の符号を付して、説明は省略
する。

■第１実施例 本実施例においては、第１図に示した様に、第２の主電
極１０が複数個の孔を有するように構成され、第１の主
電極１と第２の主電極１０とがパルス電源５に接続され
ている。また、前記第２の主電極１０の背面側には、第
１の高周波電源２０に接続された複数個の第１の高周波
電極２１と、第２の高周波電源２２に接続された複数個
の第２の高周波電極２３が交互に配置され、それぞれ誘
電体１１が取付けられている。さらに、前記第１の高周
波電源２０と第Ｓ≧の高周波電源２２の位相が１８０度
ずらして設定されている。

この様な構成を６する本実施例のパルスレーザ装置にお
いては、以下に述べる様にして安定したグロー放電が得
られる。即ち、主放電空間の放電に先立ち、第１及び第
Ｓ≧の高周波電源２０．２２から第１及び第２の高周波
電極２１．２３にそれぞれ高周波電圧が印加されると、
複数孔を有する第２の主電極１０と第１及び第２の高周
波電極２１．２３に接したｙ、電体１１との間に高周波
放電２４が点弧し、電子が発生する。

この時、第１の高周波電源２０と第２の高周波電源２２
の位相が１８０度ずらして設定されているため、第１の
高周波電極２１に対して第２の主電極１０の電位が高い
場合には、第１の高周波電極２１に接している誘電体１
１の表面で発生した高周波放電２４によって生じた電ｒ
は、第２の主電極１０の孔を通過して主放電空間ヘトリ
フトする。一方、第２の高周波電極２３に対して第２の
主電極１０の電位は低くなっているため、第２の高周波
電極２３に接している誘電体１１の表面で発生した高周
波数７［！２４によって生じた電子は、第２の主電極１
０の孔を通過することはできない。

次に、位相が１８０度進んで、第１の高周波電極２１に
対して第２の主電極１０の電位が低くなり、第１の高周
波電極２１に接している誘電体１１の表面での高周波数
ｆｌｉ２４によって生じた電子が、第２の主電極１０の
孔を通過することができない場合でも、第２の第２の高
周波電極２３に対して第２の主電極１０の電位が高くな
るため、第２の高周波型Ｉ！Ｖｉ２３に接している誘電
体１１の表面で発生した高周波数７ｔｉ　２４によって
生じた電子は、第２の主電極１０の孔を通過して主放電
空間ヘトリフトすることができる。

この様に、本実施例によれば、第１の高周波電極２１ま
たは第２の高周波電極２３のいずれかに接している誘電
体１１の表面で発生した高周波放電２４によって、複数
個の孔を何する第２の主電極１０から主放電空間に定常
的に電ｒを供給することができるので、主放電空間を均
一に予備電離することができ、安定したグロー放電を点
弧させることができる。

なお、本発明は」二連【７た実施例に限定されるもので
はなく、位相を１８０度ずらした２組の高周波電源の代
わりに、位相を（３６０／　ｎ　）度ずらしたｎ組の高
周波電源（ｎ＝３．４・・・）を使用することにより、
隣合う高周波電極間の距離を縮めることができ、複数孔
を口する第２の主電極から連続的に、且つ、より均一に
電子を供給することができる。

■第２実施例 本実施例においては、第２図に示した様に、第１の主電
極１と複数孔を打する第２の主電極１０とが、レーザガ
ス中に対向して配設されている。

また、第２の主電極１０の背面側には、所定の間隔をお
いて誘電体１１を取付けた予備電離用の高周波電極１２
が配設され、電圧供給用の高周波電源１３に接続されて
いる。そして、前記誘電体１１と第２の主電極１０との
間には、レーザガス流の下流側にレーザガスの方向を変
えるためのガスフローガイド３０が配設されている。

この様な構成を有する本実施例のパルスレーザ装置にお
いては、以下に述べる様にして安定したグロー放電が得
られる。即ち、主放電空間の放電に先立ち、高周波電源
１３から高周波電圧が高周波電極１２に印加されると、
複数孔を１する第２の主電極１０と高周波型ｔｆｔ１２
に接した誘電体１１との間に高周波放電が点弧し、電ｒ
が発生する。

この時、高周波放電が発生した部分を流れるレーザガス
流３１は、ガスフローガイド３０によってその流路が変
えられ、第２図中矢印で示した様に、第２の主電極１０
の孔から主放電空間へ導かれる。

その結果、高周波放電によって発生した電子が、第２の
主電極１０の孔を通り、主放電空間に常時誘導されるの
で、主放電空間を均一にＴ−備電離することができ、安
定したグロー放電を点弧することができる。さらに、高
周波放電部ばかりでなく、第２の主電極１０の孔の部分
に存在する分解したレーザガスの停留を防止することが
できるので、常に分解する前のレーザガスによって放電
できるため、より安定したグ［１−放電を点弧すること
ができる。

［発明の効果］ 以］１述べた様に、本発明によれば、複数孔をＴＮする
主電極の背面で位相をずらした高周波放電を行うことに
より、または、高周波放電部におけるレーザガス流を制
御することにより、主放電空間における電子密度を均一
化し、安定したグロー放電を得ることのできるパルスレ
ーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパルスレーザ装置の第１実施例を示す
概略図、第２図は本発明の７５ルスレーザ装置の第２実
施例を示す概略図、第３図及び第４図は従来のパルスレ
ーザ装置の一例を示す概略図である。 ■・・・第１の主電極、２・・・第２の主電極、３・・
・予備電離電極、４・・・ビーギングコンデンサ、５・
・・７ずルス電源、１０・・・第２の主電極、１１・・
・誘電体、１２・・・高周波電極、１３・・・高周波電
源、１４・・・高周波放電、２ｏ・・・第１の高周波電
源、２１川第１の高周波電極、２２・・・第２の高周波
電源、２３・・・１１’！２の高周波電極、２４・・・
高周波放電、３ｏ・・・ガスフローガイド。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉容器内に所定圧力で封入されたレーザガス媒
   質と、このレーザガス媒質中に対向配置された一対の主
   電極と、これらの主電極の背面で高周波放電することで
   電子を発生し、その電子を前記主電極間に供給させる予
   備電離用の高周波電極を備え、また、前記主電極の内、
   陰極に相当する主電極が複数個の孔を有するように構成
   されたパルスレーザ装置において、 前記高周波電極が、第１の高周波電源に接続された複数
   個の第１の高周波電極と、第２の高周波電源に接続され
   た複数個の第２の高周波電極とから構成され、それらが
   前記複数個の孔を有するように構成された主電極の背面
   に交互に配置され、また、前記第１の高周波電源と第２
   の高周波電源の位相が１８０度ずらして設定されている
   ことを特徴とするパルスレーザ装置。
2. （２）前記高周波電極が、ｎ組の高周波電源に接続され
   た複数個の高周波電極から構成され、各高周波電源の位
   相が（３６０／ｎ）度ずらして設定されていることを特
   徴とするパルスレーザ装置。
3. （３）密閉容器内に所定圧力で封入されたレーザガス媒
   質と、このレーザガス媒質中に対向配置された一対の主
   電極と、これらの主電極の背面で高周波放電することで
   電子を発生し、その電子を前記主電極間に供給させる予
   備電離用の高周波電極を備え、また、前記主電極の内、
   陰極に相当する主電極が複数個の孔を有するように構成
   されたパルスレーザ装置において、 前記高周波放電部のレーザガス流の下流側に、ガスフロ
   ーガイドを配設したことを特徴とするパルスレーザ装置
   。