JPH04211184A - 放電励起エキシマレーザ装置 - Google Patents

放電励起エキシマレーザ装置

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JPH04211184A
JPH04211184A JP3038495A JP3849591A JPH04211184A JP H04211184 A JPH04211184 A JP H04211184A JP 3038495 A JP3038495 A JP 3038495A JP 3849591 A JP3849591 A JP 3849591A JP H04211184 A JPH04211184 A JP H04211184A
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JP
Japan
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electrode
dielectric
main discharge
discharge
flat plate
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Pending
Application number
JP3038495A
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English (en)
Inventor
Shuntaro Watabe
俊太郎 渡部
Yasuo Oeda
靖雄 大枝
Takeshi Oko
大股 健
Yoshito Uehara
上原 義人
Mitsugi Terada
寺田 貢
Eisho Shibata
柴田 栄章
Yuichiro Terashi
雄一郎 寺師
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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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
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • 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
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition

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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】
[00011
【産業上の利用分野]本発明は、一対の主放電電極とと
もに補助電極を備えた放電励起エキシマレーザ装置に関
する。 [0002] 【従来の技術】この種の従来技術としては、特開昭61
91982号公報に記載されたものがある。この特開昭
61−91982号公報によれば、放電励起エキシマレ
ーザ装置において、従来誘電体を構成するものとして用
いられてきた石英の代わりに、レーザガスに対して不活
性なアルミナセラミックスを用いて、レーザガスの長寿
命化を図る技術が開示されている。 [0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の放
電励起エキシマレーザ装置において、レーザ出力を高め
るためには、主放電電極と補助放電電極との間における
補助放電時の予備電離、すなわち補助電極からの紫外発
光による光電離効果と主放電空間への電子供給とを活発
化させることが必要である。 [0004]そして、このためには、■主放電電極およ
び補助放電電極間における電圧の立ち上がりを早める、
■誘電体の誘電率を高める、■誘電体の断面厚を薄くす
る、■誘電体と電極の密着性を良好にする必要があった
。また、電極間の絶縁性能を高める等の技術的課題があ
った。 [0005]Lかし、前記公報をはじめとする従来技術
においては、これらの点が十分に配慮されてはおらず、
特に前記■および■の誘電体の形状については無関心で
あった。 [0006]すなわち、従来技術において、補助電極を
囲む誘電体形状は、円筒状(丸型パイフ)あるいは平板
状のものであるため、補助電極と接触する内面が弯曲で
あるため研磨加工が困難であったり、内部への補助電極
の収容作業が煩雑である等の難点があった。 [0007]また、高出力を得るために30kV程度の
高電圧を印加した場合に、前記形状の誘電体構造では絶
縁破壊を生じる可能性があった。 [0008] これに対し、特公昭63−64069号
公報には、管状に構成された誘電体を用い、この管状誘
電体内に冷却用媒体を封入した放電励起パルスレーザが
記載されている。この公報では、誘電体を管状にしてそ
の内部に冷却用媒体を封入したことを主題としており、
誘電体を角型パイプ状にすべき旨の記載は全くない。 [0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ出力を
高め、かつ、絶縁性能を高めるため、以下のような手段
をとった。 [00101すなわち、本発明の装置は、レーザ光軸を
長手方向としてこのレーザ光軸を隔てて相対向するよう
に配置された一対の主放電電極と、この一対の主放電電
極の外側で、しかも、一方の主放電電極に対向して配置
された誘電体と、この誘電体を介して前記一方の主放電
電極に対向した補助電極とを備え、前記誘電体は筒状に
形成されているとともに主放電電極に対向した側が平板
状部となっており、前記補助電極は誘電体内に空間を残
した形で内包され、しかも、前記平板状部を挟んで前記
一方の主放電電極に対向していることを特徴とする放電
励起エキシマレーザ装置である。 [0011]
【作用】前記した手段によれば、前記誘電体が筒状に形
成されて主放電電極に対向した側が平板状部となってお
り、前記補助電極が誘電体内に空間を残した形で内包さ
れ、しかも、前記平板状部を挟んで前記一方の主放電電
極に対向しているようにしたことで、絶縁性能を上げる
ことができる。 [0012]そして、前記平板状部の少なくとも一方の
表面が鏡面研磨されていると、この表面に主放電電極あ
るいは前記補助電極を密着させることができる。誘電体
を前記構成として、平板状部を薄くすると、予備電離電
子密度を大きくすることが可能となる。 [0013]表面研磨の程度は、表面の凹凸の高低差が
100μm以下、好ましくは10μm以下にするのがよ
い。 [0014]また、前記誘電体を平板状部を少なくとも
有する筒状とくに角型パイプ状にすることにより、絶縁
性能を向上でき、さらに、補助電極の収容工程も簡素化
できる。また、角型パイプの中でも、平板状部の両側か
らそれぞれ壁部を平板状部の一方に向けて延出させた断
面口字状の棒状部材と、この口字状の棒状部材の開放側
を覆って角形パイプ状とする平板状の蓋体部材とで誘電
体を構成することで、電極と接する口字状の平板状部両
面を研磨でき、レーザ出力を高められる。さらに角型パ
イプの形成が容易になる。 [00151本発明で使用する誘電体の種類としては、
アルミナセラミックス等のセラミックス、石英ガラス、
ホウケイ酸ガラス(例えば、ダウコーニング社製、商品
名パイレックス)、チタン酸ストロンチウムなどの無機
材料などを例示できる。 [0016]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 [0017]図1、図2において、Zはレーザ光の光軸
方向を示しており、この光軸を隔てて一対の主放電電極
、すなわち陽極1と陰極2とが互いに相対向するように
配置されている。陰極2は、格子状にあるいは櫛形状に
形成されている。この陰極2に対向して、陽極1と陰極
2の外側に誘電体3が配置されている。 [0018]前記誘電体3は、材質がセラミックスで、
図3に示したように、陰極2に対向した平板状部3aの
両側からそれぞれ壁部3bを平板状部3aの一方に向け
て延出させた断面口字状の棒状部材3cと、との口字状
の棒状部材3cの開放側を覆う平板状の蓋体部材3dと
を接合して角型パイプ状に形成されている。ここで、平
板状部3aの両表面は高低差が5μm程度となるように
鏡面研磨されている。なお、棒状部材3aと蓋体部材3
dの接合面にも鏡面加工を施すことが望ましい。これに
よって、境界面からの絶縁劣化を抑止することができる
。 [0019]そして、平板状部3aの外側表面に前記陰
極2が密着されている。一方、この陰極2に対向し、か
つ平板状部3aを挟む形で、断面偏平形状の補助電極4
が誘電体3内に空間Cを残して内包されている。この補
助電極4は前記平板状部3aの内面に沿ってこの内面に
密着している。 [00201なお、図1中、Aは陽極1および補助電極
4と接続される電極端子、Bは陰極2と接続される電極
端子である。 [0021]次に、前記装置構造でのレーザ発生動作を
説明する。まず、電極端子AおよびBに高電圧かつ短パ
ルス、たとえば30kV程度で100nsec程度のパ
ルス状電圧が印加されると、このパルスの立ち上がり部
分において、陰極2−補助電極4間がコンデンサとして
機能して補助放電が発生する。この補助放電は、誘電体
3を経て陰極2の開口部において生じるコロナ放電であ
る。 このとき、本実施例による装置構造では、前記の如く陰
極2及び補助電極4と誘電体3との間の密着性が高く、
陰極2、誘電体3、補助電極4により形成されるコンデ
ンサの容量が向上しているため、大きいコロナ放電電流
が流れる(図4、a−b間)。 [0022] この補助放電(コロナ放電)から発生さ
れる紫外光による光電離効果と、放電からの電子が陰極
2を経て主放電空間Sに移動する効果によって、この主
放電空間Sには多量の電子が供給される(予備電離)。 [00231次に、電極端子A、 B間に印加されるパ
ルス電圧がさらに上昇すると、主放電が開始される(図
4、b点)。このとき、この主放電空間Sに供給された
レーザガスが励起され、レーザ光が第1図のZ方向に発
振する。なお、図4 (b点)は15〜30KVである
。 [0024] ここで、レーザガスとしては、KrFエ
キシマレーザ装置の場合には、He、 Ne、 Kr、
 F2を所定比率で混合したものが使用される。そして
、このレーザガスの種類を代えることによってレーザ光
の発振波長を変更することができる。本実施例では、こ
のようなKrFエキシマレーザの他、XeC1,ArF
エキシマレーザ等を用いることができる。 [0025]平板状部の両側からそれぞれ壁部を平板状
部の一方に向けて延出させた断面コ字状の棒状部材と、
このコ字状の棒状部材の開放側を覆う平板状の蓋体部材
とで角型パイプ状の誘電体とした実施例では、入力エネ
ルギー4.8Jに対し、出力エネルギー140mJが得
られ、効率3%と高効率な発振を行えた。 [0026]
【発明の効果】本発明によれば、放電励起エキシマレー
ザ装置において、誘電体が筒状に形成されているととも
に主放電電極に対向した側が平板状部となっており、補
助電極が誘電体内に空間を残した形で内包され、しかも
、前記平板状部を挟んで前記一方の主放電電極に対向す
るようにしたので、予備電離電子密度を増大させてレー
ザ光の出力を高めることができ、絶縁性能も良好とする
ことができる。従って、高出力を必要とする用途に好適
に使用できる。 [0027]また、本発明のエキシマレーザ装置は例え
ばリソグラフィー用光源、各種材料の微細加工(各種材
料の穴明は加工や表面改質を含む)、レーザーアニール
等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】放電励起エキシマレーザ装置の電極部分を示す
正面断面図
【図2】放電励起エキシマレーザ装置の電極部分を示す
側面断面図
【図3】誘電体部分の正面断面図
【図4】陰極−補助電極間の補助放電(コロナ放電)の
発生状態を示すグラフ図
【符号の説明】
■  陽極 2  陰極 3  誘電体 3a 平板状部 3b 壁部 3c 棒状部材 3d 蓋体部材 4  補助電極 A  電極端子 B  電極端子 C空間 S  主放電空間 Z  レーザ光の光軸方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光軸を長手方向としてこのレーザ
    光軸を隔てて相対向するように配置された一対の主放電
    電極と、この一対の主放電電極の外側で、しかも、一方
    の主放電電極に対向して配置された誘電体と、この誘電
    体を介して前記一方の主放電電極に対向した補助電極と
    を備え、前記誘電体は筒状に形成されているとともに主
    放電電極に対向した側が平板状部となっており、前記補
    助電極は誘電体内に空間を残した形で内包され、しかも
    、前記平板状部を挟んで前記一方の主放電電極に対向し
    ていることを特徴とする放電励起エキシマレーザ装置。
  2. 【請求項2】 レーザ光軸を長手方向としてこのレーザ
    光軸を隔てて相対向するように配置された一対の主放電
    電極と、この一対の主放電電極の外側で、しかも、一方
    の主放電電極に対向して配置された誘電体と、この誘電
    体を介して前記一方の主放電電極に対向した補助電極と
    を備え、前記誘電体は筒状に形成されているとともに主
    放電電極に対向した側が平板状部となっており、前記補
    助電極は誘電体内に空間を残した形で内包され、しかも
    、前記平板状部を挟んで前記一方の主放電電極に対向し
    ており、前記誘電体は、平板状部の両側からそれぞれ壁
    部を平板状部の一方に向けて延出させた断面コ字状の棒
    状部材と、このコ字状の棒状部材の開放側を覆って角形
    パイプ状とする平板状の蓋体部材とからなることを特徴
    とする放電励起エキシマレーザ装置。
  3. 【請求項3】 レーザ光軸を長手方向としてこのレーザ
    光軸を隔てて相対向するように配置された一対の主放電
    電極と、この一対の主放電電極の外側で、しかも、一方
    の主放電電極に対向して配置された誘電体と、この誘電
    体を介して前記一方の主放電電極に対向した補助電極と
    を備え、前記誘電体は筒状に形成されているとともに主
    放電電極に対向した側が平板状部となっており、前記補
    助電極は誘電体内に空間を残した形で内包され、しかも
    、前記平板状部を挟んで前記一方の主放電電極に対向し
    ており、前記平板状部の少なくとも一方の表面が鏡面研
    磨され、この表面に主放電電極あるいは前記補助電極が
    密着していることを特徴とする放電励起エキシマレーザ
    装置。
  4. 【請求項4】 前記誘電体は、平板状部の両側からそれ
    ぞれ壁部を平板状部の一方に向けて延出させた断面コ字
    状の棒状部材と、このコ字状の棒状部材の開放側を覆っ
    て角形パイプ状とする平板状の蓋体部材とからなること
    を特徴とする請求項3記載の放電励起エキシマレーザ装
    置。
  5. 【請求項5】 表面の凹凸の高低差が100μm以下と
    なるよう表面研磨されたことを特徴とする請求項3記載
    の放電励起エキシマレーザ装置。
  6. 【請求項6】 表面の凹凸の高低差が10μm以下とな
    るよう表面研磨されたことを特徴とする請求項3記載の
    放電励起エキシマレーザ装置。
  7. 【請求項7】 表面の凹凸の高低差が100μm以下と
    なるよう表面研磨されたことを特徴とする請求項4記載
    の放電励起エキシマレーザ装置。
  8. 【請求項8】 表面の凹凸の高低差が10μm以下とな
    るよう表面研磨されたことを特徴とする請求項4記載の
    放電励起エキシマレーザ装置。
  9. 【請求項9】 前記誘電体がセラミックスである請求項
    1〜8のいずれかに記載の放電励起エキシマレーザ装置
  10. 【請求項10】  棒状部材と蓋体部材の接合面に鏡面
    加工を施した請求項4記載の放電励起エキシマレーザ装
    置。
JP3038495A 1990-03-05 1991-03-05 放電励起エキシマレーザ装置 Pending JPH04211184A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5318890 1990-03-05
JP2-53188 1990-03-05

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JPH04211184A true JPH04211184A (ja) 1992-08-03

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ID=12935901

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3038495A Pending JPH04211184A (ja) 1990-03-05 1991-03-05 放電励起エキシマレーザ装置

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US (1) US5251226A (ja)
EP (1) EP0472735A4 (ja)
JP (1) JPH04211184A (ja)
KR (1) KR920702048A (ja)
CA (1) CA2054756A1 (ja)
WO (1) WO1991014302A1 (ja)

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KR920702048A (ko) 1992-08-12
EP0472735A1 (en) 1992-03-04
EP0472735A4 (en) 1992-05-13
WO1991014302A1 (fr) 1991-09-19

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