JPH04258188A

JPH04258188A - 高繰返しパルスレーザ装置

Info

Publication number: JPH04258188A
Application number: JP1999791A
Authority: JP
Inventors: Mina Sakano; 美菜坂野; Kiyohisa Terai; 清寿寺井; Toru Tamagawa; 徹玉川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-02-13
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 1992-09-14

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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザガスを強制的に
循環させてレーザ発振を行う高繰返しパルスレーザ装置
に係り、特に、その放電部構造に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】一般に、レーザガスを強制的に循環させ
てレーザ発振を行う高繰返しパルスレーザ装置は、密閉
容器内にアノード及びカソードを構成する一対の主電極
が一定間隔をおいて対向する位置に配設され、これらの
主電極間にレーザ発振の方向と垂直方向にレーザガスを
強制的に循環させるようになっている。そして、通常は
、このようなレーザガスを前記一対の主電極間に生じる
グロー放電で励起してレーザ光を発振させている。

【０００４】図４は、従来の高繰返しパルスレーザ装置
の一例を示し、その光軸垂直方向の断面を模式的に表し
ている。この図４に示すように、密閉容器であるレーザ
チャンバ１内のレーザ媒質中には、一対の主電極、すな
わち、第１の主電極（カソード）２及び第２の主電極（
アノード）３が対向して配設されている。このうち、第
１の主電極２の長手方向（紙面に直交する方向）両側に
は、対をなす予備電離電極４，５が、並列に接続されて
いる。この場合、予備電離電極４，５は、その間に微小
ギャップを有しており、且つ長手方向に沿って複数組配
設されている。

【０００５】一方、レーザチャンバ１の外側には、主電
極２，３間に電気エネルギーを移行するための複数個の
ピーキングコンデンサ６と、ピーキングコンデンサ６に
高繰返しパルス電圧を印加する高繰返しパルス電源７が
配設されている。このうち、ピーキングコンデンサ６は
その一端にて、第１の主電極２及び予備電離電極４，５
に接続され、他端にて接地電位に接続されている。ピー
キングコンデンサ６の接地電位側には、レーザチャンバ
１内に配設された電流リターン８を介して第２の主電極
３が接続されており、これにより、第１、第２の主電極
２，３は、ピーキングコンデンサ６及び電流リターン８
を介して電気的に接続されている。この場合、電流リタ
ーン８は、図５の断面図に示すように、直径が４ｍｍ程
度の細い円柱棒状の金属製部材とされており、後述する
送気手段９によって生成されるガス流１０の方向と垂直
な方向に複数本配設されている。また、高繰返しパルス
電源７は、第１の主電極２に接続されている。

【０００６】さらに、レーザチャンバ１内には、レーザ
ガスを、２つの主電極２，３の間に強制的に循環させる
ための送気手段９が配設されている。この送気手段９に
よって矢印方向にガス流１０を生成し、このガス流１０
によって、主電極２，３間における放電終了後のレーザ
ガスを速やかに交換し、レーザ放電により発生した不純
物が混入した残留ガスを除去するようになっている。

【０００７】以上のように構成された従来の高繰返しパ
ルスレーザ装置の概略動作は次の通りである。すなわち
、レーザガスが充填されているレーザチャンバ１内に、
高繰返しパルス電源７によって高繰返しパルス電圧が印
加されると、まず、高繰返しパルス電源７→予備電離電
極４→予備電離電極５→ピーキングコンデンサ６の回路
に電流が流れ、ピーキングコンデンサ６を充電する。こ
の場合、予備電離電極４，５間の微小ギャップでスパー
ク放電が起こり、それによって発生した紫外線が２つの
主電極２，３に挟まれた空間を予備電離する。続いて、
ピーキングコンデンサ６に印加される電圧が、主電極２
，３間の放電破壊電圧に達すると、主電極２，３間で主
放電が開始し、長手方向（紙面に直交する方向）にレー
ザ光が発生する。

【０００８】ところで、このような高繰返しパルスレー
ザ装置においては、より一層の高繰返し化が要求されて
いる。このような、より一層の高繰返し化の実現にあた
っては、主放電部に均一且つ安定なグロー放電を点呼さ
せ、安定したレーザ出力を得ることが必要であり、その
ためには、主放電空間にレーザガスをムラなく均一に送
気し、且つ放電後に放電領域のガスを迅速に交換するこ
とが重要になってくる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の高繰返しパルスレーザ装置においては、
図５に示すように、細い円柱棒状の電流リターン８が、
ガス流１０の方向と垂直な方向に複数本配置されている
ため、この電流リターン８によってガス流１０が妨げら
れるという欠点があった。

【００１０】すなわち、図５に示すように、ガス流１０
は、電流リターン８を通過する際に、電流リターン８に
よってその均一的な直進を阻まれ、その進行方向は、電
流リターン８の表面によって強制的に大きく変えられる
。この場合、ガス流１０の各部の進行方向は、電流リタ
ーン８との位置関係に応じてそれぞれ異なるため、電流
リターン８を通過した後のガス流１０は、渦流の発生な
どの大きな乱れを生じる。そして、このような電流リタ
ーン８部分におけるガス流１０の乱れにより、電流リタ
ーン８の下流にある主電極２，３間の空間（主放電空間
）において、ガスの澱み、ガス流速及びガス密度の不均
一などが引き起こされており、このことがまた、ガス流
によるガス交換の効率を著しく低下させていた。

【００１１】このように、従来の高繰返しパルスレーザ
装置では、電流リターン構造を原因として、主放電空間
へムラのある不均一なガス流が送り込まれてしまい、ガ
ス交換効率が低下するという欠点があった。そのため、
主放電部において点呼されるグロー放電が不均一・不安
定化してしまい、高繰返し動作下において安定したレー
ザ出力を得ることが困難であった。

【００１２】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、ガ
ス流を妨げないような電流リターン構造を実現すること
により、主放電空間にガス流速・ガス密度の均一なガス
流を送気し、且つガス交換効率を向上させることである
。そして、より一般的な目的は、このようなガス流速・
ガス密度の均一化及びガス交換効率の向上を実現するこ
とにより、主放電部に均一且つ安定なグロー放電を点呼
させ、安定したレーザ出力を得て、より一層の高繰返し
化が可能であるような、優れた高繰返しパルスレーザ装
置を提供することである。

【００１３】［発明の構成］

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の高繰返しパルス
レーザ装置は、密閉容器内に対向して配設された一対の
主電極と、密閉容器外に配設され、主電極間に電気エネ
ルギーを移行する複数のピーキングコンデンサと、密閉
容器外に配設され、ピーキングコンデンサに高繰返しパ
ルス電圧を印加する高繰返しパルス電源と、密閉容器内
に配設され、主電極のうちのアノードとピーキングコン
デンサとを接続する電流リターンと、主電極間に、レー
ザ発振の方向と垂直方向にレーザガスを強制的に循環さ
せる送気手段とを有する高繰返しパルスレーザ装置にお
いて、電流リターンが、ガス流方向に沿って配設された
複数枚の平板状金属製部材であることを特徴としている
。また、電流リターンを構成する平板状金属製部材は、
紡錘状の断面を有することが望ましい。

【００１５】

【作用】以上のような構成を有する本発明の高繰返しパ
ルスレーザ装置においては、電流リターンをガス流に沿
った平板状とすることにより、電流リターン部に沿って
ガス流が乱されることなく円滑に流れる。加えて、電流
リターンの形状によって、ガス流の整流という積極的な
作用までも果たされるため、ガス流速・ガス密度の均一
化及びガス交換効率の向上を実現することができる。従
って、主放電部に均一且つ安定なグロー放電を点呼させ
、安定したレーザ出力を得て、より一層の高繰返し化に
貢献できる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明による高繰返しパルスレーザ
装置の一実施例を図１及び図２に基づいて具体的に説明
する。なお、図４及び図５に示した従来技術と同一部分
には同一符号を付し、説明を省略する。

【００１７】まず、図１は、本実施例の放電部構成のう
ち、本発明に従う要部であるところの主電極と電流リタ
ーンのみを模式的に示す斜視図である。図１に示すよう
に、平板状金属製部材とされた電流リターン１１は、対
向する第１、第２の主電極２，３の両側に、等間隔で複
数枚配設されている。図示していない他の部分の構成は
、図４に示した従来装置と全く同様とされている。また
、図２は、図１において前記主電極対両側にある２列の
電流リターン配列のうち、片側一列の部分的断面を示す
図である。この図２に示すように、電流リターン１１の
断面形状は、ガス流１０の方向に長軸を有する紡錘状と
なっている。

【００１８】以上のような構成を有する本実施例におい
ては、図２に示すように、電流リターン１１の形状によ
り、ガス流１０は、電流リターン１１によって進路を阻
まれることなく、電流リターン１１の流線形状の表面に
沿って円滑に流れる。すなわち、まず、主放電領域の上
流側の電流リターン１１を通過したガス流１０において
は、従来生じていた渦流などの発生が防止されるため、
主放電領域に、均一なガス流１０を送り込むことができ
る。また、主放電領域を通過したガス流１０は、さらに
下流側の電流リターン１１を通過する際にも、その乱れ
が最小限に抑えられるため、残留ガスが放電部に戻るこ
とを防止できる。加えて、電流リターン１１の形状は、
ガス流１０の妨げとならないばかりか、ガス流の整流と
いう積極的な作用までも果たすため、主放電領域におけ
るガス流速・ガス密度の均一化及びガス交換効率の向上
を実現することができる。従って、本実施例においては
、主放電部に均一且つ安定なグロー放電を点呼させ、安
定したレーザ出力を得ることができ、これによって、よ
り一層の高繰返し化に貢献できる。

【００１９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、図１において、電流リターンの形
状は、Ａ方向から見た場合、長方形となっているが、ガ
ス流を妨げず、整流作用を有する形状である限りにおい
て、これ以外の形状とすることも可能である。例えば、
図３の１２〜１４として示すように、台形その他の多角
形状や、丸みを帯びた形状とすることなど適宜可能であ
る。また、本発明の特徴は、このような電流リターンの
構造の改良のみにあるため、他の構成については自由に
変更可能である。例えば、予備電離方法、送気手段、電
源方式、励起回路などとしては、種々の方式を選択可能
である。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
電流リターンを、レーザガス流に沿った平板状にして、
ガス流を整流する整流子を兼ねるように構成するという
簡単な構成の改良により、従来問題となっていたレーザ
ガス流の乱れという欠点が解消される上、より積極的に
ガス流の整流を行うことができる。その結果、主放電空
間に、ガス流速・ガス密度の均一なガス流を送気し、且
つガス交換効率を向上させることができる。そして、こ
のようなガス流速・ガス密度の均一化及びガス交換効率
の向上が実現されることにより、主放電部に均一且つ安
定なグロー放電を点呼させ、安定したレーザ出力を得て
、より一層の高繰返し化が可能であるような、優れた高
繰返し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】

【図１】本発明の高繰返しパルスレーザ装置の一実施例
における放電部構造を示す模式的斜視図。

【図２】図１の高繰返しパルスレーザ装置における電流
リターンを示す断面図。

【図３】本発明の高繰返しパルスレーザ装置に使用する
電流リターンの他の実施例を示す正面図。

【図４】従来の高繰返しパルスレーザ装置の一例を示す
模式的断面図。

【図５】図４の高繰返しパルスレーザ装置における電流
リターンを示す断面図。

【符号の説明】

１　　レーザチャンバ２　　第１の主電極（カソード）３　　第２の主電極（アノード）４，５予備電離電極６　　ピーキングコンデンサ７　　高繰返しパルス電源８　　（従来装置の）電流リターン９　　送気手段１０　　ガス流１１〜１４（本発明の）電流リターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　密閉容器内に対向して配設された一対
の主電極と、密閉容器外に配設され、主電極間に電気エ
ネルギーを移行する複数のピーキングコンデンサと、密
閉容器外に配設され、ピーキングコンデンサに高繰返し
パルス電圧を印加する高繰返しパルス電源と、密閉容器
内に配設され、主電極のうちのアノードとピーキングコ
ンデンサとを接続する電流リターンと、主電極間に、レ
ーザ発振の方向と垂直方向にレーザガスを強制的に循環
させる送気手段とを有する高繰返しパルスレーザ装置に
おいて、前記電流リターンが、ガス流方向に沿って配設
された複数枚の平板状金属製部材であることを特徴とす
る高繰返しパルスレーザ装置。
【請求項２】　　前記平板状金属製部材が、紡錘状の断
面を有することを特徴とする請求項１に記載の高繰返し
パルスレーザ装置。