JPH0340476A - Gas laser exciting method and gas laser device - Google Patents

Gas laser exciting method and gas laser device

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JPH0340476A
JPH0340476A JP7568389A JP7568389A JPH0340476A JP H0340476 A JPH0340476 A JP H0340476A JP 7568389 A JP7568389 A JP 7568389A JP 7568389 A JP7568389 A JP 7568389A JP H0340476 A JPH0340476 A JP H0340476A
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JP
Japan
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discharge
voltage
auxiliary electrode
main
gas laser
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JP7568389A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahisa Jitsuno
孝久 實野
Yoshiaki Kato
義章 加藤
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Individual
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
    • H01S3/09713Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation

Abstract

PURPOSE:To enhance a laser device in output by a method wherein an auxiliary electrode is arranged in a discharge space, a certain discharge voltage is applied to a primary electrode, and then a pulse voltage whose polarity is opposite to that of the discharge voltage is applied to the auxiliary electrode so as to temporarily enhance the electric field of the discharge space in intensity. CONSTITUTION:When the discharge voltage of a discharge capacitor 13 rises and a voltage between primary electrodes 4a and 4b reaches to a constant voltage Vc close to the withstand voltage of a discharge space C, a pulse voltage Vp of reverse polarity is applied to an auxiliary electrode 16 from a pulse generator 14 through the intermediary of an ionizing gap 15. Then, an electric field gradient of spaces C1 and C2 becomes larger than that when the pulse voltage Vp is not applied. By this setup, the discharge gap 15 starts discharging, the voltage Vp of reverse polarity is applied to the auxiliary electrode 16, and ionized electrons are generated through ultraviolet rays generated with the discharge of the gap 15. The electrons concerned are multiplied in the discharge spaces C1 and C2 through the intermediary of an avalanche mechanism, a spacer between the primary electrodes 4a and 4b becomes conductive, and a large discharge current flows through the spaces C1 and C2 from the capacitor 13. By this constitution, a gas laser of this design can be enhanced in laser output.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はパルス放電励起型ガスレーザの改良に係り、放
電空間内の媒体ガスを利用して主放電のスイッチングを
行うことにより主放電回路の高速大電流用スイッチを不
要にすると共に、放電空間の電離密度を高めてレーザ出
力の増大を可能とたガスレーザ励起方法とこれを利用し
たガスレーザ装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention relates to an improvement of a pulse discharge excited gas laser, and involves switching the main discharge using a medium gas in the discharge space, thereby increasing the speed of the main discharge circuit. The present invention relates to a gas laser excitation method that makes it possible to eliminate the need for a large current switch and increase the laser output by increasing the ionization density in the discharge space, and to a gas laser device using the same.

(従来の技術) エキシマレーザやCO2レーザ、N2レーザ等のパルス
放電励起型ガスレーザに於いては、放電の安定化やビー
ムパターンの改善等を図るため、放電電圧の印加時又は
その直前に放電空間を予かじめ電離するようにした所謂
予備電離(Pre−ionization)方式の放電
回路が広く利用されている。
(Prior art) In pulse discharge excited gas lasers such as excimer lasers, CO2 lasers, N2 lasers, etc., in order to stabilize the discharge and improve the beam pattern, the discharge space is Discharge circuits of the so-called pre-ionization method, which ionize the particles in advance, are widely used.

第5図は、前記予備電離型放電回路の一例を示すもので
あり、充電抵抗l・コンデンサー2・サイロトロン3等
から成る高電圧パルス発生回路Aと、主電極4a、4b
・バッファキャパシター5・予備電離ギャップ6等から
成る自動予備電離放電回路Bとから放電回路の主要部が
構成されており、高電圧電源7からの充電によりコンデ
ンサ2の電圧が一定値まで上昇すると、サイラトロン3
が作動して主電極4a、4b間に放電電圧が印加される
と共に、予備電離ギャップ6に放電が生じて密閉容器8
内の媒体ガスが自動的に予備電離され、これにより、前
記主電極4a、4b間の主放電空間Cに安定した主放電
が起生ずる。
FIG. 5 shows an example of the pre-ionization type discharge circuit, in which a high-voltage pulse generating circuit A consisting of a charging resistor 1, a capacitor 2, a cyrotron 3, etc., and main electrodes 4a and 4b are shown.
- The main part of the discharge circuit is constituted by an automatic pre-ionization discharge circuit B consisting of a buffer capacitor 5, a pre-ionization gap 6, etc., and when the voltage of the capacitor 2 rises to a certain value by charging from the high-voltage power supply 7, Thyratron 3
operates, a discharge voltage is applied between the main electrodes 4a and 4b, and a discharge is generated in the pre-ionization gap 6, causing the sealed container 8
The medium gas inside is automatically pre-ionized, thereby generating a stable main discharge in the main discharge space C between the main electrodes 4a and 4b.

而して、上述の如き予備電離型放電回路に於いて、レー
ザ出力の出力効率を高めるためには、主電極4a、4b
間に加わる放1!電圧の立上りを可能な限り急峻なもの
とする必要がある。何故なら、主放電空間Cが放電電圧
の印加と同時に既に予備電離されているため、電圧の立
上りが緩慢であると放電電圧の低いところで主放電が開
始することになり、入力エネルギーが無、駄に消費され
るからである。
Therefore, in the pre-ionization type discharge circuit as described above, in order to increase the output efficiency of the laser output, the main electrodes 4a, 4b are
Hou 1 joins in between! It is necessary to make the voltage rise as steep as possible. This is because the main discharge space C is already pre-ionized at the same time as the discharge voltage is applied, so if the voltage rises slowly, the main discharge will start at a low discharge voltage, resulting in wasted input energy. This is because it is consumed.

そのため、従前の予備電離型放電回路に於いては、主放
電回路にサイラトロン又はスパークギャップ等の高速大
電流用のスイッチ機構を使用すると共に、放電回路のイ
ンダクタンスを可能な限り小さくすることによって前記
放電電圧の立上りを急峻なものとし、主放電の開始時の
電圧を上昇させる様にしている。
Therefore, in the conventional pre-ionization type discharge circuit, a high-speed, large-current switch mechanism such as a thyratron or a spark gap is used in the main discharge circuit, and the inductance of the discharge circuit is made as small as possible to reduce the discharge voltage. The rise of the voltage is made steep, so that the voltage at the start of the main discharge is increased.

しかし、高速大電流をスイッチングするサイラトロンは
、高価なうえに作動寿命も比較的短かく。
However, thyratrons, which switch large currents at high speeds, are expensive and have a relatively short operating life.

レーザ装置を工業的に利用する場合には著しく経済性に
欠ける。また1回路のインダクタンスを弓き下げようと
すれば、回路の形状等に著しく制限が加わることになり
、製作上様々な問題が起生ずる。
When the laser device is used industrially, it is extremely uneconomical. Further, if an attempt is made to lower the inductance of one circuit, significant restrictions will be placed on the shape of the circuit, and various problems will arise in manufacturing.

一方、本件特許出願人は前記第5図の様な放電回路に内
存する問題点を解決するものとして、第6図の如き構成
の遅延電離型放電回路を開発し、先きにこれを特許出願
している。
On the other hand, the applicant of this patent has developed a delayed ionization type discharge circuit having a configuration as shown in FIG. 6 in order to solve the problems inherent in the discharge circuit as shown in FIG. are doing.

即ち、当該遅延l!離型放電回路に於いては、電離キャ
パシター9・遅延ギャップ10・電離電極11a、1l
b−fJi離放電ギャップ12を夫々直列に接続して成
る遅延電離臼HDが、主電極4a。
That is, the delay l! In the mold release discharge circuit, an ionization capacitor 9, a delay gap 10, and ionization electrodes 11a and 1l are used.
A delayed ionization mill HD formed by connecting b-fJi separation discharge gaps 12 in series is the main electrode 4a.

4bと並列に接続されており、遅延ギャップ10の間隙
長を調整することにより、主、i!極4a、4bに放電
電圧が印加されてから電離放電ギャップ12に放電が発
生するまでの時間を遅らせるようにしている。
4b, and by adjusting the gap length of the delay gap 10, the main, i! The time from when a discharge voltage is applied to the poles 4a and 4b until a discharge occurs in the ionization discharge gap 12 is delayed.

即ち、当該遅延電離型放電回路では、主型i4a。That is, in the delayed ionization type discharge circuit, the main type i4a.

4bに印加された放電電圧の立上りが緩慢な場合でも、
主電極4a、4b間の電圧の低い値に於ける主放電の開
始が防止されることになり、第5図の放電回路の様に主
放電回路にサイラトロン若しくはスパークギャップ等の
高速大電流用スイッチを配設しなくとも、或いはバッフ
ァキャパシタ5や主電極4a、4bの近傍を除いてその
他の部分のインダクタンスが多少増大しても、入力エネ
ルギーの損失が著しく増大するということは無い。
Even if the rise of the discharge voltage applied to 4b is slow,
This prevents the main discharge from starting when the voltage between the main electrodes 4a and 4b is low, and the main discharge circuit is equipped with a high-speed, large-current switch such as a thyratron or spark gap, as shown in the discharge circuit shown in FIG. Even if the inductance is not provided, or even if the inductance of other parts except the buffer capacitor 5 and the vicinity of the main electrodes 4a and 4b increases somewhat, the loss of input energy will not increase significantly.

しかし、前記遅延電離型放電回路に於いては、主電極4
a、4bに放電空間Cの耐電圧以上の高い放電電圧を印
加することが出来ないため、放電空間C内の電界強度が
比較的弱くてストリーマ機構による電離の密度高くなり
難く、その結果、レーザ出力を十分に高めることが出来
ないという難点がある。
However, in the delayed ionization type discharge circuit, the main electrode 4
Since it is not possible to apply a discharge voltage higher than the withstand voltage of the discharge space C to a and 4b, the electric field strength in the discharge space C is relatively weak and the ionization density due to the streamer mechanism is difficult to increase, and as a result, the laser The problem is that the output cannot be sufficiently increased.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、従前のパルス放電励起型ガスレーザに於ける
上述の如き問題、即ち、■予備?lft型放電回路を備
えたガスレーザでは、主放電口にサイラトロン等の高速
大電流用のスイッチ機構を必要とするうえ、回路のイン
ダクタンスを小さくする必要があり、回路やスイッチ機
構の形状、寿命に大きな制約があること、■遅延電離型
放電回路を備えたガスレーザでは、放電空間C内の電離
の密度が不足勝ちとなり、高いレーザ出力が得られない
こと等の問題を解決せんとするものであり、大容量のサ
イラトロンやスパークギャップ等のスイッチ機構を必要
とすることなく、しかも放電空間内を高密度に電離して
高いレーザ出力を得られるようにしたガスレーザ励起方
法とこれを利用したガスレーザ装置を提供するものであ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the above-mentioned problems in conventional pulse discharge excited gas lasers, namely: (1) Is there a backup? Gas lasers equipped with lft-type discharge circuits require a high-speed, large-current switch mechanism such as a thyratron at the main discharge port, and the inductance of the circuit also needs to be reduced, which greatly affects the shape and life of the circuit and switch mechanism. This is an attempt to solve the problems such as; ■ gas lasers equipped with delayed ionization discharge circuits tend to have insufficient ionization density in the discharge space C, making it impossible to obtain high laser output; To provide a gas laser excitation method that does not require a switch mechanism such as a large-capacity thyratron or a spark gap, and that can obtain high laser output by ionizing the discharge space at high density, and a gas laser device using the same. It is something to do.

(課題を解決するための手段) 前記課題を解決するため、本件方法発明では、放電によ
り媒体ガスを励起するガスレーザ励起方法に於いて、主
電極間に電圧を印加したあと、パルス電圧により′R,
離ギャップに放電を起すと共に、放電空間に設けた補助
電極に前記主電極の電圧と逆極性のパルス電圧を印加し
て放電空間の電界強度を一時的に強め、ストリーマ機構
による放電空間の電離の密度を高めた状態で主放電を発
生させると共に、放電空間の媒体ガスにより主放電のス
イッチングを行なうことを、発明の基本構成として採用
している。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, in the present method invention, in a gas laser excitation method that excites a medium gas by electric discharge, after applying a voltage between the main electrodes, 'R' is applied by a pulse voltage. ,
At the same time as a discharge is generated in the separation gap, a pulse voltage of opposite polarity to the voltage of the main electrode is applied to an auxiliary electrode provided in the discharge space to temporarily strengthen the electric field strength in the discharge space, thereby preventing ionization of the discharge space by the streamer mechanism. The basic configuration of the invention is to generate the main discharge in a state of increased density and to switch the main discharge using a medium gas in the discharge space.

また、本件装置発明では、放電により媒体ガスを励起す
るようにしたガスレーザ装置に於いて、一対の主電極と
放電空間に設けた補助電極と電離ギャップとを媒体ガス
を封入した密閉容器内へ配設し、前記主電極及びこれに
並列に接続した主放電キャパシターに高電圧電源から電
圧を印加すると共に、前記補助電極へ主電極の電圧と逆
極性のパルス電圧を印加し、放電空間の電界強度を高め
て高電離密度の下で主放電を発生させることを、発明の
基本構成として採用している。
Further, in the present device invention, in a gas laser device that excites a medium gas by electric discharge, a pair of main electrodes, an auxiliary electrode provided in a discharge space, and an ionization gap are arranged in a closed container in which a medium gas is sealed. A voltage is applied from a high voltage power source to the main electrode and the main discharge capacitor connected in parallel thereto, and a pulse voltage of opposite polarity to the voltage of the main electrode is applied to the auxiliary electrode, thereby increasing the electric field strength in the discharge space. The basic structure of the invention is to increase the ionization density and generate the main discharge under high ionization density.

(作用) 高電圧電源から充電抵抗を通して主放電キャパシターが
充電され、一対の主電極間に主放電キャパシターの充電
電圧が印加される。前記充電電圧が直流的又はパルス的
に放電空間の耐電圧を越えない範囲内の一定電圧値に達
したあと、主電極間に介設した補助電極へパルス発生器
から逆極性のパルス電圧が電離ギャップへ印加される。
(Function) The main discharge capacitor is charged from the high voltage power supply through the charging resistor, and the charging voltage of the main discharge capacitor is applied between the pair of main electrodes. After the charging voltage reaches a constant voltage value within a range that does not exceed the withstand voltage of the discharge space in a direct current or pulsed manner, a pulse voltage of opposite polarity is applied from a pulse generator to the auxiliary electrode interposed between the main electrodes. applied to the gap.

前記逆極性のパルス電圧が電離ギャップへ印加されると
、電離ギャップに放電が生じると共に。
When the pulse voltage of the opposite polarity is applied to the ionization gap, a discharge occurs in the ionization gap.

ギャップの導通により補助電極へ逆極性のパルス電圧が
印加され、補助電極上6を介して二分゛別された放電空
間の電界傾度が一時的に急上昇する。
Due to the conduction of the gap, a pulse voltage of opposite polarity is applied to the auxiliary electrode, and the electric field gradient of the discharge space divided into two via the auxiliary electrode top 6 temporarily increases sharply.

その結果、前記電離ギャップの放電に伴う紫外線により
放電空間内に発生した電離電子が、前記高い電界傾度の
下で所謂ストリーマ機構又は電子なだれ機構によって効
果的に増倍され、放電空間内が高密度な電離状態となる
As a result, the ionized electrons generated in the discharge space by the ultraviolet rays accompanying the discharge in the ionization gap are effectively multiplied by the so-called streamer mechanism or electron avalanche mechanism under the high electric field gradient, resulting in a high density in the discharge space. It becomes an ionized state.

前記放電空間内が高密度に1!離されると、当該空間は
導電体として機能し、主放電キャパシター内に蓄えられ
た電荷のエネルギーが放電空間内へ効率よく投入される
ことになり、それに伴ってレーザ出力も大幅に増大する
The discharge space has a high density of 1! When separated, the space functions as a conductor, and the energy of the charge stored in the main discharge capacitor is efficiently injected into the discharge space, thereby significantly increasing the laser output.

一方、パルス発生器から前記補助電極へ供給されるエネ
ルギーは、電離ギャップの放電空間を電離するだけの小
さなエネルギーで十分であり、主放電回路のエネルギー
に比較して殆んど無視し得る程度のエネルギー量である
。その結果、放電回路のレーザ出力効率がこれによって
影響されることは全くなく、また、パルス発生器にサイ
ラトロン等をスイッチ機構として使用したとしても、そ
の容量は極めて小さいものでよく、寿命等が問題になる
ことは全く無い。
On the other hand, the energy supplied from the pulse generator to the auxiliary electrode is small enough to ionize the discharge space of the ionization gap, and is almost negligible compared to the energy of the main discharge circuit. It is the amount of energy. As a result, the laser output efficiency of the discharge circuit is not affected at all by this, and even if a thyratron or the like is used as a switch mechanism in the pulse generator, its capacity can be extremely small, and its lifespan is a problem. There's no way it's going to happen.

(実施例) 以下、図面に基づいて本件発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the drawings.

第工図は本件方法発明を適用したガスレーザ装置の第1
実施例を示すものであり1図に於いて1は充電抵抗、4
a、4bは主放電電極、7は高電圧電源、8は密閉容器
、13は主放電キャパシター、14はパルス発生器、1
5は電離ギャップ、16は補助電極、Cは放電空間であ
る。
The first drawing is the first drawing of a gas laser device to which the method invention is applied.
This shows an example, and in Figure 1, 1 is a charging resistor, and 4 is a charging resistor.
a, 4b are main discharge electrodes, 7 is a high voltage power supply, 8 is a sealed container, 13 is a main discharge capacitor, 14 is a pulse generator, 1
5 is an ionization gap, 16 is an auxiliary electrode, and C is a discharge space.

前記密閉容器8は発振出力により定まる所定の長さ寸法
を有しており、両端部に全反射鏡と出力鏡(図示省略)
を備えると共に、内部に発振媒体であるガスが封入され
ている。
The sealed container 8 has a predetermined length determined by the oscillation output, and has a total reflection mirror and an output mirror (not shown) at both ends.
A gas serving as an oscillation medium is sealed inside.

又、前記補助電極16は主電極4a、4b間の略中央に
配設されており、所謂メツシュ状の板形電極である。
Further, the auxiliary electrode 16 is arranged approximately in the center between the main electrodes 4a and 4b, and is a so-called mesh-like plate electrode.

主放電キャパシター13の充電電圧が上昇し、主電極4
a、4b間の電圧が放電空間Cの#電圧に近い電圧値V
cになると、補助電極上6へ電離ギャップ15を通して
パルス発生器14から逆極性のパルス電圧Vpが印加さ
れる。
The charging voltage of the main discharge capacitor 13 increases, and the main electrode 4
A voltage value V where the voltage between a and 4b is close to the # voltage of discharge space C
c, a pulse voltage Vp of opposite polarity is applied from the pulse generator 14 to the auxiliary electrode 6 through the ionization gap 15.

第2図は、前記逆極性のパルス電圧Vpが補助電極16
へ印加された時の放電空間C□、C2の電界傾度の状態
を示すものであり、空間C,,C,に於ける電界傾度は
一時的に直線E工、E3の状態となり、パルス電圧Vp
が印加される前の電界強度Eoに比較して夫々高い電界
強度となる。
FIG. 2 shows that the pulse voltage Vp of the opposite polarity is applied to the auxiliary electrode 16.
This shows the state of the electric field gradient in the discharge spaces C□, C2 when the voltage is applied to the discharge spaces C, C, and the electric field gradient in the spaces C, C, temporarily becomes a straight line E, E3, and the pulse voltage Vp
The electric field strength is higher than the electric field strength Eo before being applied.

パルス発生器14からパルス電圧Vpが印加されると、
前述の通り先ず電離ギャップ15で放電が起り、補助電
極16に逆極性のパルス電圧Vpが加わると共に、前記
ギャップの放電に伴って生じた紫外線によって電離電子
が発生する。また、発生した前記電離電子は、電界強度
の高められた放電空間C1,C2内に於いて所謂ストリ
ーマ機構若しくは電子なだれ機構を介して増倍され、よ
り高密度な電離状態が放電空間Ci、C2内に現出する
。その結果、主電極4a、4b間が導通し、主放電キャ
パシター13からの大放電電流が放電空間C□、C2へ
流入する。
When the pulse voltage Vp is applied from the pulse generator 14,
As described above, a discharge first occurs in the ionization gap 15, a pulse voltage Vp of opposite polarity is applied to the auxiliary electrode 16, and ionization electrons are generated by the ultraviolet rays generated as a result of the discharge in the gap. Further, the generated ionized electrons are multiplied through a so-called streamer mechanism or electron avalanche mechanism in the discharge spaces C1 and C2 where the electric field strength is increased, and a higher density ionized state is created in the discharge spaces Ci and C2. appear within. As a result, conduction occurs between the main electrodes 4a and 4b, and a large discharge current from the main discharge capacitor 13 flows into the discharge spaces C□ and C2.

尚、本実施例では、補助電極16を一枚のメツシュ状の
板形電極としているが、複数枚のメツシュ板を一定の間
隔を置いて平行状に配設した形式の補助電極としてもよ
い。複数枚のメツシュ板から成る補助電極16を使用す
ることにより、放電空間Cをより大きなものにすること
が出来る。
In this embodiment, the auxiliary electrode 16 is a single mesh-like plate electrode, but the auxiliary electrode may be a plurality of mesh plates arranged in parallel at regular intervals. By using the auxiliary electrode 16 made up of a plurality of mesh plates, the discharge space C can be made larger.

又、本実施例では、電離ギャップ15と補助電極16と
を直列に接続し、電離ギャップ上5の放電を通してパル
ス発生器14からパルス電圧Vpを補助電極16へ印加
するようにしているが、電離ギャップ15と補助電極1
6とを切り離し、同−又は別電源からパルス電圧を各別
に印加する構成としてもよい。
Further, in this embodiment, the ionization gap 15 and the auxiliary electrode 16 are connected in series, and the pulse voltage Vp is applied from the pulse generator 14 to the auxiliary electrode 16 through the discharge on the ionization gap 5. Gap 15 and auxiliary electrode 1
6 may be separated from each other, and a pulse voltage may be applied to each separately from the same or separate power source.

更に、本実施例では主電極4a、4bへの電圧Vcの印
加と、補助電極上6及び電離ギャップ15へのパルス電
圧Vpの印加との間の時間差の調整については特に記載
をしていないが、当該時間差を任意に調整する機構を設
けることは勿論である。
Furthermore, although this embodiment does not specifically describe adjustment of the time difference between the application of the voltage Vc to the main electrodes 4a and 4b and the application of the pulse voltage Vp to the auxiliary electrode 6 and the ionization gap 15, Of course, a mechanism for arbitrarily adjusting the time difference may be provided.

加えて1本実施例に於いては主放電キャパシター13を
密閉容器8内へ配設する構成としているが、当該主放電
キャパシター13を外部へ配置することも勿論可能であ
る。
In addition, in this embodiment, the main discharge capacitor 13 is arranged inside the closed container 8, but it is of course possible to arrange the main discharge capacitor 13 outside.

第3図及び第4図は本件方法発明を適用したガスレーザ
装置の第2及び第3実施例を示すものである。
3 and 4 show second and third embodiments of the gas laser apparatus to which the present method invention is applied.

第3図の実施例に於いては、補助電極16が対接状に組
合せた2枚の補助電極板16a、16bによって形成さ
れており、電離ギャップ15を通して両補助電極板16
a、↓6bへ夫々パルス電圧Vpが印加される。
In the embodiment shown in FIG. 3, the auxiliary electrode 16 is formed by two auxiliary electrode plates 16a and 16b that are combined in a face-to-face configuration.
A pulse voltage Vp is applied to each of a and ↓6b.

一方、第4図の実施例に於いては、一対の主電極4a、
4bが一列状に間隔を置いて配列されており、各主電極
4a、4bと対向状に配設した補助電極板1.6a、1
6bを直列状に接続することにより、補助電極16が形
成されている。尚、パルス電圧VPは、電離ギャップ1
5を通して画電極板16a、16bへ印加される。
On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 4, a pair of main electrodes 4a,
Auxiliary electrode plates 1.6a, 1.4b are arranged in a line at intervals, and are disposed opposite to each main electrode 4a, 4b.
The auxiliary electrode 16 is formed by connecting the electrodes 6b in series. In addition, the pulse voltage VP is ionization gap 1
5 to the picture electrode plates 16a and 16b.

前記第3図及び第4図の実施例に於いては、主放電キャ
パシター上3からの放電が図示の如く、各主電極4a、
4b毎に夫々完全に分離した状態で行なわれることにな
り、面放電部S□js2を別々に発振器若しくは増幅器
として使用してもよく、或いは一方の放電部S□を発振
器、他方の放電部S2を増幅器として使用することも可
能である。
In the embodiments shown in FIGS. 3 and 4, the discharge from the main discharge capacitor 3 is caused by the main electrodes 4a,
The surface discharge section S□js2 may be used as an oscillator or an amplifier separately, or one discharge section S□ may be used as an oscillator and the other discharge section S2 may be used as an oscillator or an amplifier. It is also possible to use it as an amplifier.

尚、前記第1図の実施例に於いては、放電空間C内に補
助電極16が位置するため、レーザ共振器を構成する場
合にモードパターンに悪影響を及ぼす可能性があるが、
第3図及び第4図の場合には、モードパターンに及ぼす
悪影響が皆無となる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the auxiliary electrode 16 is located within the discharge space C, which may have a negative effect on the mode pattern when forming a laser resonator.
In the case of FIGS. 3 and 4, there is no adverse effect on the mode pattern.

(発明の効果) 本件発明に於いては、放電空間内に補助電極を配設し、
主電極へ一定の放電電圧を印加した後に、前記補助電極
へ放電電圧とは逆極性のパルス電圧を印加して放電空間
の電界強度を一時的に高める構成としているため、電離
ギャップの放電によって放電空間内に発生するストリー
マ機構又は電子なだれ機構による電離電子の増倍が著し
く大となり、放電空間の電離密度が極めて高くなる。そ
の結果、放電キャパシターから大放電電流がより円滑に
放電空間内へ供給されることになり、レーザ出力が著し
く増大することになる。
(Effect of the invention) In the present invention, an auxiliary electrode is disposed within the discharge space,
After applying a constant discharge voltage to the main electrode, a pulse voltage of opposite polarity to the discharge voltage is applied to the auxiliary electrode to temporarily increase the electric field strength in the discharge space. The multiplication of ionized electrons by the streamer mechanism or electron avalanche mechanism generated in the space becomes extremely large, and the ionization density in the discharge space becomes extremely high. As a result, a large discharge current is more smoothly supplied from the discharge capacitor into the discharge space, and the laser output is significantly increased.

また、本発明に於いては、主電極4a、4b間の放電電
圧Vcが所定の大きさの電圧値になったあと、電離ギャ
ップに放電を発生させると共に補助電極に逆極性のパル
ス電圧を加える構成としているため1回路のエネルギー
が無駄なく放電空間部内へ投入され、しかもパルス発生
器から補助電極へ投入されるエネルギーも極く僅かであ
る。その結果レーザ出力効率が著しく向上すると共に、
パルス発生器にサイラトロンを使用しても容量が極めて
小さいため寿命等が問題となることは全く無い。
Further, in the present invention, after the discharge voltage Vc between the main electrodes 4a and 4b reaches a predetermined voltage value, a discharge is generated in the ionization gap, and a pulse voltage of opposite polarity is applied to the auxiliary electrode. Because of this structure, the energy of one circuit is input into the discharge space without wastage, and the energy input from the pulse generator to the auxiliary electrode is also extremely small. As a result, laser output efficiency is significantly improved, and
Even if a thyratron is used as a pulse generator, the capacity is extremely small, so there is no problem with its lifespan or the like.

更に、本発明に於いては放電空間内の媒体ガスそのもの
を高速大電流用のスイッチ機構として利用し、主放電の
スイッチングを行なうようにしているため、従前の予備
電離型放電回路のように、主放電回路に高速大電流用の
サイラトロンやスパークギャップ等のスイッチ機構を必
要とせず、しかもインダクタンスの面から回路の形状等
が大きく制限を受けることも無い。その結果、レーザ装
置の寿命の延伸や製造コストの大幅な引下げが可能とな
る。
Furthermore, in the present invention, the medium gas itself in the discharge space is used as a switching mechanism for high speed and large current to switch the main discharge, so unlike the conventional pre-ionization type discharge circuit, There is no need for a switch mechanism such as a thyratron or spark gap for high-speed, large-current use in the main discharge circuit, and there are no major restrictions on the shape of the circuit due to inductance. As a result, it becomes possible to extend the life of the laser device and significantly reduce manufacturing costs.

そのうえ、補助電極の形態を変えることによって、放電
部を各主電極毎に完全に区別することが可能となる。そ
の結果、−・つの密封容器内に発振器と増幅器を形成す
ることが出来、実用上極めて便宜になると共に、放電部
の外部に補助電極が位置するため、レーザ共振器を構成
する場合にモードパターンに悪影響が出ることも無い。
Furthermore, by changing the form of the auxiliary electrodes, it is possible to completely differentiate the discharge portions for each main electrode. As a result, it is possible to form an oscillator and an amplifier in one sealed container, which is extremely convenient in practice, and since the auxiliary electrode is located outside the discharge part, it is possible to form a mode pattern when constructing a laser resonator. There is no negative effect on the.

本発明は上述の通り優れた実用的効用を有するものであ
る。
As mentioned above, the present invention has excellent practical utility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は1本件方法発明を適用したガスレーザ装置の一
実施例を示す回路図である。 第2図は、第1図の放電空間に於ける電界傾度の説明図
である。 第3図は、レーザ装置の第2実施例を示す回路図ある。 第4図は、レーザ装置の第3実施例を示す回路図である
。 第5図は、従前のパルス放電励起式ガスレーザ装置の予
備電離型放電回路を示すものである。 第6図は、本件発明者が先きに開発した遅延電離型放電
回路を示すものである。 4a、4bは主電極、7は高電圧電源、8は密閉容器、
13は主放電キャパシター、14はパルス発生器、15
は電離ギャップ、16は補助電極、16a。 16bは補助電極板、Vcは放電電圧、Vpはパルス電
圧、S工+Saは放電部、Cは放電空間。 fJil ル 第2図 4セ 第4図 第6図
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a gas laser device to which the present method invention is applied. FIG. 2 is an explanatory diagram of the electric field gradient in the discharge space of FIG. 1. FIG. 3 is a circuit diagram showing a second embodiment of the laser device. FIG. 4 is a circuit diagram showing a third embodiment of the laser device. FIG. 5 shows a pre-ionization type discharge circuit of a conventional pulse discharge excited type gas laser device. FIG. 6 shows a delayed ionization type discharge circuit previously developed by the inventor of the present invention. 4a and 4b are main electrodes, 7 is a high voltage power supply, 8 is a sealed container,
13 is a main discharge capacitor, 14 is a pulse generator, 15
16 is an ionization gap, 16 is an auxiliary electrode, and 16a. 16b is an auxiliary electrode plate, Vc is a discharge voltage, Vp is a pulse voltage, S + Sa is a discharge part, and C is a discharge space. Figure 2, Figure 4, Figure 4, Figure 6

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)放電により媒体ガスを励起するガスレーザ励起方
法に於いて、主電極間に電圧を印加したあと、パルス電
圧により電離ギャップに放電を起すと共に放電空間に設
けた補助電極に前記主電極の電圧と逆極性のパルス電圧
を印加して放電空間の電界強度を一時的に強め、ストリ
ーマ機構による放電空間の電離の密度を高めた状態で主
放電を発生させると共に、放電空間の媒体ガスにより主
放電のスイッチングを行うようにしたことを特徴とする
ガスレーザ励起方法。
(1) In a gas laser excitation method in which a medium gas is excited by discharge, a voltage is applied between the main electrodes, and then a pulse voltage is used to cause a discharge in the ionization gap, and the voltage of the main electrode is applied to the auxiliary electrode provided in the discharge space. A pulse voltage of opposite polarity is applied to temporarily strengthen the electric field strength in the discharge space, and a main discharge is generated with the streamer mechanism increasing the density of ionization in the discharge space. A gas laser excitation method characterized in that the switching is performed.
(2)主電極間への電圧の印加と、補助電極へのパルス
電圧の印加との間の時間差を調整自在とした請求項(1
)に記載のガスレーザ励起方法。
(2) Claim (1) in which the time difference between the application of the voltage between the main electrodes and the application of the pulse voltage to the auxiliary electrodes is adjustable.
).The gas laser excitation method described in ).
(3)主電極の電圧と逆極性のパルス電圧により電離ギ
ャップを放電させ、この電離ギャップを通して補助電極
へ前記パルス電圧を印加するようにした請求項(1)に
記載のガスレーザ励起方法。
(3) The gas laser excitation method according to claim (1), wherein an ionization gap is discharged by a pulse voltage having a polarity opposite to that of the main electrode voltage, and the pulse voltage is applied to the auxiliary electrode through the ionization gap.
(4)放電空間内の主放電を、一対の主電極と補助電極
との間の二つの分離した放電とするようにした請求項(
1)に記載のガスレーザ励起方法。
(4) A claim in which the main discharge in the discharge space is made into two separate discharges between a pair of main electrodes and an auxiliary electrode.
The gas laser excitation method described in 1).
(5)放電により媒体ガスを励起するようにしたガスレ
ーザ装置に於いて、一対の主電極と放電空間に設けた補
助電極と電離ギャップとを媒体ガスを封入した密閉容器
内へ配設し、前記主電極及びこれに並列に接続した主放
電キャパシターに高電圧電源から電圧を印加すると共に
、前記補助電極へ主電極の電圧と逆極性のパルス電圧を
印加し、放電空間の電界強度を高めて高電離密度の下で
主放電を発生させるよう構成したガスレーザ装置。
(5) In a gas laser device configured to excite a medium gas by electric discharge, a pair of main electrodes, an auxiliary electrode provided in a discharge space, and an ionization gap are arranged in a closed container filled with a medium gas, and the A voltage is applied from a high-voltage power source to the main electrode and the main discharge capacitor connected in parallel to the main electrode, and a pulse voltage of opposite polarity to the voltage of the main electrode is applied to the auxiliary electrode to increase the electric field strength in the discharge space. A gas laser device configured to generate a main discharge under ionization density.
(6)複数枚のメッシュ板を一定の間隔を置いて平行状
に配設して成る補助電極を放電空間に設けるようにした
請求項(5)に記載のガスレーザ装置。
(6) The gas laser device according to claim (5), wherein the discharge space is provided with an auxiliary electrode formed by a plurality of mesh plates arranged in parallel at regular intervals.
(7)電離ギャップと補助電極とを直列に接続すると共
に、電離ギャップをパルス電圧により放電させて補助電
極にパルス電圧を印加するようにした請求項(5)に記
載のガスレーザ装置。
(7) The gas laser device according to claim (5), wherein the ionization gap and the auxiliary electrode are connected in series, and the ionization gap is discharged by a pulse voltage to apply the pulse voltage to the auxiliary electrode.
(8)一対の主電極を対向状に配列すると共に両者の中
央部に二枚の補助電極板を対接状に組合せて成る補助電
極を介挿し、各主電極と補助電極板との間に二つの分離
した放電部を形成するよう構成した請求項(5)に記載
のガスレーザ装置。
(8) A pair of main electrodes are arranged facing each other, and an auxiliary electrode consisting of two auxiliary electrode plates are inserted in the center of both, and between each main electrode and the auxiliary electrode plate. The gas laser device according to claim 5, wherein the gas laser device is configured to form two separate discharge portions.
(9)一対の主電極を一定の間隔を置いて直線状に配列
すると共に、各主電極と対向状に配設した補助電極板を
直列に接続して補助電極とし、各主電極と補助電極板と
の間に二つの分離した放電部を形成するよう構成した請
求項(5)に記載のガスレーザ装置。
(9) A pair of main electrodes are arranged in a straight line at a constant interval, and each main electrode and an auxiliary electrode plate arranged opposite to each other are connected in series to form an auxiliary electrode. The gas laser device according to claim 5, wherein the gas laser device is configured to form two separate discharge portions between the gas laser device and the plate.
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