JPH0333086Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、励起回路として容量移行型励起回路
を用いたパルスガスレーザ装置に関するものであ
る。

（従来技術とその問題点） エキシマレーザやTEACO₂レーザなどのパル
スガスレーザ装置においては、多くの場合大気圧
以上のガス圧のレーザカスをグロー放電させるこ
とによりレーザを励起している。しかし、大気圧
以上のガスを放電させる場合アーク放電が発生し
易い。アーク放電はレーザの出力を低下させるの
みならずレーザカスを急激に劣化させガスの寿命
を著しく短縮させる。アーク放電の発生を防ぎ、
かつ電気エネルギーを効率よく放電（すなわちレ
ーザガス）に注入し高効率で大きなレーザ出力を
得るためには放電回路を低インダクタンスにする
ことが不可欠である。また、一般にパルスガスレ
ーザを高繰り返しで、かつ高効率でかつ安定に動
作させる場合、レーザガスを高速で放電電極の間
隙内（以下放電空間と称す）を流す必要がある。
このことは、ソビエト・ジヤーナル・オブ・クオ
ンタム・エレクトロニクス（Sov.J.Quantum.
Electon）13巻、1983年、318ページに詳しく記述
されている。さらに加えて、特にエキシマレーザ
の場合、レーザ管内のレーザガスと接触する部分
はレーザガス中に含まれるハロゲンガスと化学反
応しない物質で構成する必要がある。なぜなら
ば、この化学反応はレーザ管内の構成物の表面を
劣化させ装置の寿命を縮めるのみならず、レーザ
ガス中に不純物を発生し、レーザガスの寿命を著
しく縮めるとともに良好なグロー放電を得られな
くするからである。

第３図は、容量移行型励起回路を用いたパルス
ガスレーザ装置の第１の従来例の模式的な横断面
図で本考案に係る部分のみが示してある。なおこ
の第１の従来例はオー・プラス・イー（Ｏ
plusE）1982年、７月号、110〜111ページに記載
されている。また、容量移行型励起回路は、パル
スガスレーザ装置に一般的に広く用いられてお
り、「レーザ研究」、第９巻、第６号682〜687ペー
ジに掲載されている岸本他の論文に詳しい説明が
ある。この第１の従来例では、複数個のピーキン
グコンデンサ４がレーザ管１の中に入れてある。
レーザ励起のための放電空間７にピーキングコン
デンサ４を近接させると放電回路（一対の放電電
極２，３、ピーキングコンデンサ４および予備電
離用電極対８を含む。以下、主放電回路と称す。）
のインダクタンスを減らすことができるので本図
のような配置をとる。

しかしながら、このような構造においては、ま
ずピーキングコンデンサ４がレーザ管１の中に配
置してあるためレーザガスの流れが妨げられ、放
電空間７に高速で均一なカスを流すことが困難と
なる。したがつて、このパルスガスレーザ装置を
高い繰り返し周波数で動作させようとした場合、
アーク放電が発生し易く安定で効率のよいパルス
レーザ光が得られなくなる。また、特にエキシマ
レーザの場合、ピーキングコンデンサ４の表面を
レーザガス中のハロゲンガスに対して化学的に安
定な絶縁物で形成することが困難なことから、化
学反応で不純物を生成し、レーザガスの寿命を縮
めると同時にピーキングコンデンサ４の寿命を低
下させる。さらに第３図の第１の従来例において
は、ピーキングコンデンサ４が劣化した場合、ピ
ーキングコンデンサ４がレーザ管１に内蔵されて
いるので、交換のためにレーザ管１を分解しなけ
ればならないという保守上の問題があつた。

次に、第４図はピーキングコンデンサ４をレー
ザ管１の外に配置した第２の従来例である容量移
行型励起回路を用いたパルスガスレーザ装置の模
式的な横断面図である。但し、本図にも第３図と
同様に本考案に関連する部分のみが示してある。
このような構造では、第３図の第１の従来例に比
べてレーザ管内のガスをより円滑に循環させるこ
とが可能になるため高い繰り返し周波数での動作
が可能である。また、ピーキングコンデンサ４の
表面とレーザガスとの化学反応がないためレーザ
ガスおよびピーキングコンデンサ４の寿命が長く
なる。さらに、ピーキングコンデンサ４が劣化し
た場合、交換が容易である。

しかしながら、このような構造においては、レ
ーザ管の一部を構成する絶縁体１１の厚さを強度
上十分厚くする必要があるため、一対の放電電極
２，３、ピーキングコンデンサ４および予備電離
用電極対８を含む主放電回路のインダクタンスを
減らすことが困難となる。したがつて、アーク放
電が発生しやすくなり、かつ電気エネルギーを効
率よく放電（すなわちレーザガス）に注入し高効
率で大きなレーザ出力を得ることができなくなる
という欠点があつた。

（考案の目的） 本考案の目的は、高いパルス繰り返し周波数に
おいても安定で大きな出力のパルスレーザ光を高
い効率で発生し、ピーキングコンデンサおよびレ
ーザガスの寿命が長く、かつ保守が容易である容
量移行型励起回路使用のパルスガスレーザ装置を
提供することにある。

（考案の構成） 本考案は、容量移行型励起回路を用いたパルス
ガスレーザ装置において、容量移行型励起回路を
構成するピーキングコンデンサの少くとも一部分
をレーザ管を管壁にレーザ管の外側から埋め込む
構造としたことを特徴とする。

（考案の作用） 本考案の構成によれば、従来技術の問題点を解
決している。まず、ピーキングコンデンサをレー
ザ管の外部に配置することにより、第３図の従来
例に比べてより円滑にレーザ管内のガスを循環さ
せることが可能となり、放電空間に高速でかつ均
一なガス流を作り出すことができるため高いパル
ス繰り返し周波数においてもアーク放電のない安
定で効率のよいパルスレーザ光を発生できる。同
時に、ピーキングコンデンサの表面がレーザガス
と接触しないため、レーザガスおよびピーキング
コンデンサの寿命を伸ばすことが可能となる。さ
らに、ピーキングコンデンサが劣化した場合、レ
ーザ管を分解することなくピーキングコンデンサ
の交換を行うことができるから保守が容易とな
る。また、ピーキングコンデンサの少くとも一部
分をレーザ管壁に外側から埋め込む構造をとるこ
とにより、一対の放電電極、ピーキングコンデン
サおよび予備電離用電極対を含む放電回路を第４
図の第２の従来例に比べて低インダクタンスに構
成することが可能になるため、有害なアーク放電
の発生を防ぐことができると同時に電気エネルギ
ーを効率よく放電（すなわちレーザガス）に注入
でき、高効率で大きなレーザ光を得ることが可能
となる。

（実施例） 以下に図面により本考案を詳細に説明する。

第１図は、本考案の第１の実施例を模式的に示
した横断面図である。本図におけるレーザ管１、
放電電極対２，３、充電コンデンサ５、高電圧ス
イツチング素子６、予備電離用電極対８、ガス循
環器９、熱交換器１０、絶縁体１１の配置は第４
図の第２の従来例とほぼ同じである。本実施例で
は、レーザ管１の一部を構成する絶縁体１１にピ
ーキングコンデンサ４の少くとも一部分をレーザ
管の外側から埋め込む構造をとつている。この構
成をとることにつて、放電電極対２，３、ピーキ
ングコンデンサ４および予備電離用電極対８を含
む主放電回路が低インダクタンスになつたため、
有害なアーク放電の発生を妨げると同時に電気エ
ネルギーを効率よく放電に注入でき高効率で大き
な出力のレーザ光を得ることができるようになつ
た。同時に、ピーキングコンデンサ４がレーザ管
１の内部に設置されていないためより円滑にレー
ザ管１内のガスを循環でき放電空間７に高速でか
つ均一なガス流を作り出すことが可能となり、高
いパルス繰り返し周波数においてもアーク放電の
ない安定で効率のよいパルスレーザ光を発生する
ことができるようになつた。また、ピーキングコ
ンデンサ４の表面がレーザガスと接触しないた
め、レーザガスおよびピーキングコンデンサ４の
寿命を伸ばすことが可能になつた。さらに、レー
ザ管１を分解することなくピーキングコンデンサ
４の交換を行うことができるため保守が容易とな
つた。

第２図は、本考案の第２の実施例を示す模式的
な横断面図である。本図におけるレーザ管１、放
電電極対２，３、充電コンデンサ５、高電圧スイ
ツチング素子６、予備電離用電極対８、ガス循環
器９、熱交換器１０の配置は第３図の第１の従来
例とほぼ同じである。本実施例では、円筒形のレ
ーザ管１の外壁にピーキングコンデンサ４の少く
とも一部分を埋め込だ構造をとつている。このよ
うな構成をとることによつて、第１の実施例と同
様に、放電電極対２，３、ピーキングコンデンサ
４および予備電離用電極対８を含む主放電回路が
低インピーダンスになり、アーク放電のない高効
率で大きな出力のレーザ光を得ることができるよ
うになつた。また同時に、放電空間７に高速で均
一なガス流を作り出せるため高いパルス繰り返し
周波数においてもアーク放電のない安定なパルス
レーザ光を得ることが可能になつた。さらに、レ
ーザガスおよびピーキングコンデンサ４の寿命を
伸ばすことが可能となつたと同時に保守も容易と
なつた。

（考案の効果） 以上述べたように、本考案によれば主放電回路
を低インダクタンスに構成できるため有害なアー
ク放電の発生を防ぎ、かつ電気エネルギーを効率
よく放電に注入でき高効率で大きな出力のレーザ
光を得ることが可能になつたと同時に、放電空間
により高速でより均一なガス流を作り出すことが
可能になつたため、より高い繰り返し周波数にお
いても安定で効率のよいパルスレーザ光を得るこ
とができるようになつた。さらにピーキングコン
デンサをレーザ管の外に配置したためレーザガス
およびピーキングコンデンサの寿命を伸ばすこと
が可能となるとともに装置の保守が容易になつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本考案の第１お
よび第２の実施例を示す模式的な横断面図、第３
図はピーキングコンデンサをレーザ管内に配置し
た容量移行型励起回路使用の従来のパルスガスレ
ーザ装置の横断面図、第４図はピーキングコンデ
ンサをレーザ管外に配置した容量移行型励起回路
使用の従来のパルスガスレーザ装置の横断面図で
ある。 １……レーザ管、２……第１の放電電極、３…
…第２放電電極、４……ピーキングコンデンサ、
５……充電コンデンサ、６……高電圧スイツチン
グ素子、７……放電空間、８……予備電離用電極
対、９……ガス循環器、１０……熱交換器、１１
……絶縁体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 容量移行型励起回路を用いたパルスガスレーザ
   装置において、前記容量移行型励起回路を構成す
   るピーキングコンデンサの少くとも一部分をレー
   ザ管の外側の管壁に埋め込んだ構造としたことを
   特徴とするパルスガスレーザ装置。