JPH04311077A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザガスを封入した
レーザ管を高出力でかつ高効率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。

【０００２】

【従来の技術】パルス気体レーザ装置は、対をなす主放
電電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
離方式ほ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。

【０００３】

【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装置は、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
のにレーザ活性ガスの分圧を下げざるを得ず、これが結
果としてレーザ効率の減少をもたらしている。

【０００４】本発明の目的は、レーザガスを封入したレ
ーザ管内に広い面上に高輝度の紫外線を発生し、大体積
の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、高出力で
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。

【０００５】

【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などの低誘電率の誘電体の代わり
に、高誘電率でかつ耐電圧性のある強誘電体が用いられ
ている高電圧セラミックコンデンサの片側の電極を切断
したもの、もしくはこれと等価な構造体を誘電体として
用い、誘電体上に広がる沿面グロ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。

【０００６】

【作用】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。

【０００７】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＝ε０εｓ（Ｓ／ｄ）　　　　　　（ｄＶ／ｄｔ）
（１）ただし、ε０：真空の誘電率 εｓ：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：電圧 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Ｉｃを増加させてやれば
よい。このためには、比誘電率εｓを高くするか、電圧
の立ち上がり時間ｄＶ／ｄｔを速くすれば良いことが（
１）式から分かる。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εｓを高くする方法が最も良い
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ックコンデンサに使用されている
ＳｒＴｉＯ３やＢａＴｉＯ３などをコロナ予備電離装置
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。

【０００８】コロナ予備電離装置の誘電体として、高電
圧セラミックコンデンサの片側の平板電極をダイヤモン
ドカッターで切断、除去したものを用い、誘電体の切断
面とこれに密接乃至近接したメッ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すると、輝度の高い
面状の紫外線発光が実現できる。この加工された高電圧
セラミックコンデンサを１次元又は２次元的に配列する
ことにより、大面積にわたって輝度の高い紫外線の面発
光が実現でき、放電幅の広い大体積放電レーザに適した
高輝度コロナ予備電離装置を実現できる。この結果、レ
ーザ管内のレーザガスを大体積にわたって効率良く予備
電離でき、ひいては均一なグロー放電を実現して大出力
化及び効率の向上を図ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係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。

【００１０】図１は、本発明の一実施例を示す構成図で
ある。図１において、パルス気体レーザ装置は、高電圧
セラミックコンデンサの片側の電極を切断、除去して作
成した電極付き強誘電体１と金網電極２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電極２及
び金属電極４からなっていて両者間でグロー放電を起こ
し媒質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５と、充電用鉄心入りコイル６と、高電圧充電用コ
ンデンサ７と、制動コイル８と、２次側ピーキングコン
デンサ９と、予備電離強度制御用コンデンサ１０とを備
えている。ここで、レーザ管内に配置されたコロナ予備
電離装置の主要部を構成する前記電極付き強誘電体１は
、図２に示すようにＳｒＴｉＯ３やＢａＴｉＯ３等の高
誘電率の円柱状セラミック誘電体２０の両端面に電極２
１を形成し、さらに絶縁破壊防止のために外周をエポキ
シ等の絶縁樹脂２２で被覆してなる高電圧セラミックコ
ンデンサを１点鎖線Ｘにて切断し、片側電極を除去した
ものであり、誘電体の一方の端面には電極が位置し、他
方の端面（すなわち金網電極側）は誘電体がそのまま露
出している。そして、前記電極付き強誘電体１の露出面
には前記金網電極２が密接乃至近接配置される。

【００１１】なお、図１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、金網電極２及び金属
電極４はレーザ管３の管軸に沿って延在している。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。

【００１２】上記実施例において、高電圧電源により充
電用鉄心入りコイル６を通して高電圧充電用コンデンサ
７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５を閉じると金網電極２と金属電極４の間に高電圧
パルスが印加される。このときに、電極付き強誘電体１
と金網電極２との間にも高電圧パルスが印加され、強誘
電体表面に沿面グローコロナ放電が起こる。このときに
コロナ放電から出る輝度の高い紫外線が金網電極２と金
属電極４の主放電電極間を照射し、レーザガスが均一に
予備電離される。それと同時に、２次側ピーキングコン
デンサ９がパルス的に充電され、電極２，４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
一なグロー放電が起こり、レーザガスが均一に励起され
る。

【００１３】なお、本発明は、例えば高い予備電離強度
が要求されるエキシマレーザ等に適用でき、また横方向
放電励起・高気圧動作のパルスＣＯ２レーザやＨＦ／Ｄ
Ｆ化学レーザ等へも適用できることは、言うまでもない
。

【００１４】

【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、高電圧セラミックコンデンサの
片側の電極を切除したもの又はこれと等価な構造体を電
極付き誘電体として用い誘電体表面と金網電極との間で
起こる沿面グローコロナ放電を利用した高輝度コロナ予
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電離が大面積にわたって実現
できる。この結果、パルス気体レーザ装置のレーザ管内
のレーザガスを大体積にわたって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大出力化及び効
率の向上を図ることができる。また、市販の高電圧セラ
ミックコンデンサを利用できるので、コロナ予備電離装
置の製作が容易で、原価低減を図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパルス気体レーザ装置の一実施例
を示す構成図である。

【図２】高電圧セラミックコンデンサ及びこれを切断し
て作成した電極付き強誘電体の構造を説明するための断
面図である。

【符号の説明】

１　　強誘電体 ２　　金網電極 ３　　レーザ管 ４　　金属電極 ５　　高電圧スイッチ ６　　充電用鉄心入りコイル ７　　高電圧充電用コンデンサ ８　　制動コイル ９　　２次側ピーキングコンデンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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動作のパルス
   気体レーザ装置において、一方の端面に電極を形成した
   高誘電率誘電体の他方の端面と金網電極との間で起こる
   沿面グローコロナ放電を利用した高輝度コロナ予備電離
   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。
2. 【請求項２】　　前記一方の端面に電極を形成した高誘
   電率誘電体が高電圧セラミックコンデンサの片側の電極
   を切除したもので構成されている請求項１記載のパルス
   気体レーザ装置。