JPH04132283A - パルス気体レーザ装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザガスを封入したレーザ管を高効率でか
つ長寿命で動作させるための高輝度コロナ予備電離装置
を備えたパルス気体レーザ装置に関する。

［発明の概要］ 本発明は、横方向放電励起型のパルス気体レーザ装置に
おいて、レーザ管内に高輝度の紫外線を発生するコロナ
予備電離装置を設けることによって、レーザガスを効率
よく予備電離し、均一なグロー放電を実現し、ひいては
高効率化及び長寿命化を図ったものである。

［従来の技術］ パルス気体レーザ装置は、対をなす主族ｔ＄極を内部に
有するレーザ管内にレーザガスを封入した構成を備えて
いる。このようにパルス気体レーザ装置が具備するレー
ザ管を長寿命で動作させる予備電離技術として、コロナ
放電から出る紫外線を利用したコロナ予備電離方式があ
る。この方式は、コロナ放電自体が弱く静かな放電であ
るため主放電電極近傍に予備電離装置を設置でき、紫外
線強度をスパーク放電を利用した予備電離方式はど増加
させなくても空間的に均一なグロー放電が実現できる。

このため、レーザガスの解離やガス汚染の問題が少なく
、長寿命動作が可能である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記従来技術には以下の点で問題がある。す
なわち、従来のコロナ予備電離方式は、レーザ効率が低
いことが欠点である。これは、従来のコロナ予備電離袋
！は、ガラス、アルミナセラミクスやエポキシ樹脂等の
低誘電率の誘電体を用いているため、発生される紫外線
強度が弱くて生成されるレーザ管内の初期電子密度が小
さく、均一なグロー放電を実現するのにレーザガスの分
圧を下げざるを得す、これが結果としてレーザ効率の減
少をもたらしている。

本発明の目的は、レーザガスを封入したレーザ管中に高
輝度の紫外線を発生し、レーザガス媒質を効率良く予備
電離するコロナ予備電離装置を設置することにより均一
なグロー放電を実現し、長寿命でかつ高効率のパルス気
体レーザ装置を実現することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、従来のコロナ予備電離装置に用いられてい
たガラス、アルミナセラミクスやエポキシ樹脂等の低誘
電率の誘電体の代わりに比誘電率の高い強誘電体を用い
ると共に、強誘電体上に１本の金属線（ワイヤー）を張
架する等して、金属線を中心として強誘電体上に広がる
沿面ワイヤーコロナ放電を利用した予備電離装置を導入
することにより達成される。

［作用１ 本発明に係るパルス気体レーザ装置の原理について説明
する。

コロナ予備電離装置は、誘電体を介した高周波コロナ放
電を利用しているが、このコロナ放電によって流れる変
位電流Ｉｃは次式で示される。

Ｉｃ　＝　εｏｔ−（Ｓ／　ｄ）（ｄＶ／ｄｔ）　　　
−（１）ただし、ε。：真空の誘電率 ε８コ誘電体の比誘電率 Ｓ：誘電体の有効断面積 ｄ：誘電体の厚さ ｖ：を圧 ｔ：時間 上式から明らかなように、発生する紫外線強度を強くす
るには、コロナ放電の放電電流１ｃを増加させてやれば
よい。このためには、比誘電率ε５を高くするか、電圧
の立ち上がり時間ｄＶ／ｄｔを速くすればよいことが（
１）式から分がる。電圧の立ち上がり時間は容易に改善
できないので、比誘電率ε８を高くする方法か最もよい
方法である。耐電圧性があり、かつ比誘電率の高い強誘
電体として高電圧セラミクスコンデンサに使用されてい
る５ｒＴｉＯ，やＢａＴｉ０．等をコロナ予（１ｍ電離
装置の誘電体に使用することにより高輝度のコロナ放電
が実現できる。

コロナ放電の形態としては、グローコロナとブラシコロ
ナの２つの放電形態がある。従来のコロナ予備電離装置
は、誘電体とメツシュ状の金網電極との間で起こるグロ
ーコロナ放電を利用していた。強誘電体上に１本の金属
線を張り局部電界を印加すると、コロナ放電はブラシ状
の沿面放電となり、金属線の近傍だけに集中した放電で
、しかもグローコロナに比べて発光強度が高い。このよ
うな強誘電体上での沿面ワイヤーコロナ放電を予備電離
装置に応用することにより、さらに高輝度のコロナ予備
電離装置を実現でき、この結果、レーザ管内のレーザガ
スを効率良く予備電離でき、ひいては均一なグロー放電
を実現して効率の向上を図ることができる。

［実施例］ 以下、本発明に俤るパルス気体レーザ装置の実施例を図
面に従って説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。第１
図において、パルス気体レーザ装置は、Ｓ　ｒ　Ｔ　ｒ
　０３やＢａＴｉ０１等の板状の強誘電体１とその表面
中心に沿って張った１本の細い金属４１２とから構成さ
れるコロナ予備電離装置と、レーザガスを封入したレー
ザ管３と、該レーザ管３内で相互に対向する金網ｔ１４
及び金属電極５がらなり、両者間でグロー放電を起こし
レーザガスを均一に電子衝突励起するための主放電電極
と、高電圧パルスをレーザ管３に印加するための高電圧
スイッチ６と、充電抵抗７と、高電圧充電用コンデンサ
８と、制動抵抗９と、予備電離強度制御用コンデンサ１
０とを備えている。前記強誘電体１の背面側は端子を兼
ねた金属支持部材１１でレーザ管３に固定支持され、前
記金網電極４も端子を兼ねた金属支持部材１２でレーザ
管３に固定支持される。

１３はレーザ管３の端面に設けられた窓である。

なお、第１図はレーザ管３の横断面を示し、紙面に垂直
な方向がレーザ管３の長手方向（管軸）に一致している
。そして、強誘電体１、金属線２、金網電極４及び金属
電極５はレーザ管３の管軸に治って延在している。また
、放電方向は管軸に垂直であり、横方向放電励起構造で
、レーザ管３内に封入されたレーザガスは高い気圧に設
定されている。

上記実施例の構成において、高電圧電源により充電抵抗
７を通して高電圧充電用コンデンサ８を充電し、トリガ
ーパルスの印加によって高電圧スイッチ６を閉じると、
金網電極４と金属電極５の間に高電圧パルスが印加され
る。このときに、強誘電体１上にごく近接して張った細
い金属１１２が金網電極４に接続されているため強誘電
体１と金属線２との間にも高電圧パルスが印加され、金
属線２を中心として強誘電体表面にブラシコロナ放電が
走る。このときにブラシコロナ放電から出る輝度の高い
紫外線か金網を極４と金属型１５の主放電電極間を照射
し、レーザガスが均一に予（Ｉｔ離される。そして、電
極４，５の対からなる主放電電極間の電圧が絶縁破壊電
圧に達した瞬間に均一なグロー放電か起こり、レーザガ
スが均一に励起される。

本実施例の構成は、例えば比較的放電インピーダンスの
高い横方向放電励起・大気圧動作のパルスＣＯ□レーザ
等に適用できる。

なお、本発明における予備電離装置の構成は、主族ｔｔ
極に低インダクタンスのピーキングコンデンサを接続し
、回路インピーダンスを下げることにより、放電インピ
ーダンスの低いエキシマレーザ等へも適用できることは
言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のパルス気体レーザ装置に
よれば、高誘電率の誘電体の表面に金属細線を配設して
なるコロナ予備電離装置をレーザ管内に設けた構成とし
たので、従来になく高輝度のコロナ予備ｔａが実現でき
、高効率化及び長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＩマルス気体レーザ装置の一実施
例を示す構成図である。 １・・強誘電体、２・・金属線、３・・・レーザ管、４
・・・金網電極、５・・・金属電極、６・・・高電圧ス
イッチ、７・・・充電抵抗、８・・・高電圧充電用コン
デンサ、９・・・制動抵抗、１０・・・予備電離強度制
御用コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主放電電極を有し内部にレーザガスを封入したレ
   ーザ管を備えた横方向放電励起型のパルス気体レーザ装
   置において、高誘電率の誘電体の表面に金属線を配設し
   てなるコロナ予備電離装置を前記レーザ管内に設けたこ
   とを特徴とするパルス気体レーザ装置。