JPH04324986A - 放電励起パルスレーザ発振装置 - Google Patents

放電励起パルスレーザ発振装置

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JPH04324986A
JPH04324986A JP3095193A JP9519391A JPH04324986A JP H04324986 A JPH04324986 A JP H04324986A JP 3095193 A JP3095193 A JP 3095193A JP 9519391 A JP9519391 A JP 9519391A JP H04324986 A JPH04324986 A JP H04324986A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、放電励起パルスレー
ザ発振装置に関し、特に放電励起パルスレーザ発振装置
の電極構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は例えば”ガスレーザ用新型コロナ
放電光イオン化源”（Ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆｃｏ
ｒｏｎａ−ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｐｈｏｔｏｉｏｎｉｚ
ａｔｉｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｆｏｒ　ｇａｓ　ｌａｓｅ
ｒｓ　，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５６（１１），１　
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９８４，Ｐ．３１６３−３１６８
）に記載された従来の放電励起レーザ発振装置を示す断
面図であり、図において１、２はレーザ光軸方向に平行
かつ対向して配置された一対の主電極、３はこの主電極
１、２間で発生する主放電、４はレーザガス供給装置（
図示せず）によりレーザ光軸方向と直行する方向から主
電極１、２間に供給されるレーザガス流である。５は主
電極１、２を挟んでレーザガス流４の上流および下流側
のそれぞれに配設され、主電極１、２間で主放電３を発
生させるために主電極１、２間のレーザガスを予備電離
する予備電離発生部である。この予備電離発生部５は、
中空の誘電体パイプ６と、誘電体パイプ６の中空部に挿
入された補助電極７と、誘電体パイプ６の表面に取り付
けられた主電極２と同電位の導体線８とから構成されて
いる。
【０００３】つぎに、図２に示した放電励起レーザ発振
装置の動作について説明する。まづ、レーザガス供給装
置から主電極１、２間にレーザガスを供給する。そこで
、主電極２と補助電極７との間に電圧が印加されると、
導体線８と誘電体パイプ６とが接する点より誘電体パイ
プ６の表面を覆うようにコロナ放電９が開始される。そ
して、コロナ放電９から紫外線が放射される。このコロ
ナ放電９から放射された紫外線が、主電極１、２間に存
在するレーザガスを予備電離する。つぎに、主電極１、
２間に電圧が印加されると、予備電離されたレーザガス
が放電を開始し、主放電４が発生する。この主放電４に
よりレーザガスが励起され、紙面と垂直な方向にレーザ
が発振する。
【０００４】この放電励起レーザ発振装置では、主放電
３により発生するイオン、凖安定ガス分子や原子、電極
からスパッタされて出てきた微粒子等からなる放電残留
物がレーザガス流４によって下流側に流され、次の主放
電３が開始されるまでには主電極１、２間には新しいレ
ーザガスが供給されており、また、主電極１、２の両側
から紫外線が放射されるているので、予備電離され電子
数の量が一定で、分布が主電極１、２間のレーザガス流
４の上流及び下流側で対称な分布となり、主放電３が常
に同じ状態で放電される。
【０００５】また、図３は例えば”高平均電力のエキシ
マレーザ”（ＨＩＧＨ−ＡＶＥＲＡＧＥ−ＰＯＷＥＲ　
ＥＸＣＩＭＥＲ　ＬＡＳＥＲ，ＤＯＥ／ＳＦ／９００２
４−−Ｔ２，１９７７）に記載された従来の放電励起エ
キシマレーザ発振装置を示す断面図である。この従来装
置は、主電極１の先端部には外径１／４インチのチュー
ブ１ａが設けられ、外径約５ｍｍの石英パイプからなる
中空の誘電体パイプ６と誘電体パイプ６の中空部に挿入
されたワイヤーからなる補助電極７とで構成された予備
電離発生部５が、誘電体パイプ６と主電極１とが接する
ようにレーザガス流４の下流側にのみ設けられている。
【０００６】図３に示した従来の放電励起エキシマレー
ザ発振装置は、図２に示した従来の放電励起レーザ発振
装置と同様に、主電極１、２間にレーザガスを供給した
後、主電極１と補助電極７との間に電圧を印加し、主電
極１と誘電体パイプ６との接触点から誘電体パイプ６を
覆うようにコロナ放電９を開始させる。このコロナ放電
９から放射される紫外線によって主電極１、２間のレー
ザガスは予備電離される。つぎに、主電極１、２間に電
圧が印加されると、予備電離されたレーザガスが放電を
開始し、主放電３が発生する。この主放電３によりレー
ザガスが励起され、紙面と垂直な方向にレーザが発振す
る。このエキシマレーザ発振装置は、予備電離発生部５
がレーザガス流４の下流側のみに設けられ、構成が簡単
となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の放電励起レーザ
発振装置は以上のように主電極１、２を挟んでレーザガ
ス流４の上流側と下流側とのそれぞれに予備電離発生部
５が設けられているので、下流側の予備電離発生部５か
ら放射される紫外線が主放電３によって発生する放電残
留物によって吸収され、発振周波数が高くなるほど主電
極１、２間の予備電離電子数の分布がレーザガス流４の
上流側にシフトし、図４に示すようにレーザの発振周波
数が高くなるにつれレーザビームの中心位置がレーザガ
ス流４の上流側にシフトするという課題があった。
【０００８】また、従来の放電励起エキシマレーザ発振
装置は主電極１、２に対してレーザガス流４の下流側に
のみ予備電離発生部５が設けられているので、予備電離
発生部５から放射される紫外線が主放電３によって発生
する放電残留物によって吸収され、レーザの発振周波数
が高くなるにつれ、予備電離電子数が減少し、主放電３
の均一性が悪化し、レーザガス中に有効にエネルギが注
入されず、レーザ発振効率が低下し、出力エネルギーが
低下してしまい、次の主放電３を発生するまでに主電極
１、２間のレーザガスを新しいレーザガスに置換するこ
とが必要で、強力なレーザガス供給装置が必要となると
いう課題があった。
【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、レーザガス供給装置の供給能力
を高くしなくとも出力エネルギが低下せず、発振周波数
によらずレーザビーム中心位置が一定となる高発振周波
数の放電励起パルスレーザ発振装置を得ることを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る放電励起
パルスレーザ発振装置は、一対の主電極に対してレーザ
ガス流の上流側にのみ予備電離発生部を設けるものであ
る。
【００１１】
【作用】この発明においては、一対の主電極間のレーザ
ガスに対して、レーザガス流の上流側からのみ紫外線を
照射しているので、主放電によって発生する放電残留物
はレーザガス流により下流側に流され、紫外線がこの放
電残留物に吸収されることなく主電極間のレーザガスを
予備電離し、レーザの発振周波数によらず予備電離され
た電子数の分布および量が常に一定となり、主放電が所
定位置で安定して放電する。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図１はこの発明の放電励起パルスレーザ発振装置の
一実施例を示す断面図であり、図において図２および図
３に示した従来装置と同一または相当部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。図において、１０は補助
電極７を内包する中空の誘電体パイプ６からなる予備電
離発生部であり、この予備電離発生部１０は、主電極２
のレーザガス流４の上流側に誘電体パイプ６が埋め込ま
れるように配置されるとともに、主電極２の一端と誘電
体パイプ６の一部とが接する以外は所定距離以上離れる
ように浮かして配置されている。ここで、誘電体パイプ
６は、アルミナを主成分とするアルミナセラミックによ
り構成されている。
【００１３】つぎに、上記実施例の動作について説明す
る。主電極１、２間にレーザガス供給装置から供給した
後、主電極２と補助電極７との間に電圧を印加すると、
主電極２と誘電体パイプ６との接点から誘電体パイプ６
を覆うようにコロナ放電９が開始される。このコロナ放
電９から紫外線が放射されて、主電極１、２間のレーザ
ガスが予備電離される。つぎに、主電極１、２間に電圧
が印加されると、予備電離されたレーザガスが放電を開
始して主放電３が発生する。この主放電３によりレーザ
ガスが励起され、紙面と垂直な方向にレーザが発振する
。この主放電３によって放電残留物が発生されるが、つ
ぎの放電が開始されるまでには、この放電残留物はレー
ザガス流４により下流側に流され、主電極１、２間には
新しいレーザガスが供給されている。そこで、上記操作
を繰り返すことにより、レーザが繰り返し発振される。
【００１４】さらに、誘電体パイプ６が主電極２に埋め
込まれるように配置されているので、レーザガス流４の
妨げにならず、高速でレーザガスが供給される。また、
主電極２と誘電体パイプイ６との距離を誘電体パイプ６
の厚み以上にすればコロナ放電９は進展長が長くなり、
予備電離量を多くすることができる。ここで、図２に示
した従来の放電電離レーザ発振装置では、図４に示すよ
うに発振周波数の変化にともなってレーザビームの中心
位置が変化しているが、この実施例では、１〜１０００
Ｈｚの発振周波数の範囲で、レーザビームの中心位置の
変化は全く見られなかった。また、この実施例では、レ
ーザ出力エネルギが低下しないように、予備電離のため
の紫外線を吸収する放電残留物を流し出すレーザガス供
給装置の供給能力を、同一条件下で図３に示した放電励
起エキシマレーザ発振装置の約１／２とすることができ
た。
【００１５】このように、この実施例では、放電残留物
による紫外線が吸収されることがないので、レーザの発
振周波数にかかわらず予備電離された電子数の分布およ
び量を一定にでき、主放電３が均一に放電するとともに
主放電３の位置も変動することもなく、安定してレーザ
を発振できる。
【００１６】なお、この発明における高発振周波数での
レーザ出力が低下しないという効果は、電子付着性の高
いガス、例えばＨｃｌやＦ２を含むエキシマレーザ発振
装置、特にＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ２レーザにおいてに顕著
に現れた。また、レーザビームの中心位置が変動しない
という効果は、エキシマレーザ発振装置以外にも、例え
ばＴＥＡＣＯ２レーザにおいても確認されている。さら
に、上記実施例では、予備電離発生部５としてコロナ放
電９を利用して説明しているが、アーク放電を利用する
予備電離発生部であっても同様の効果を奏する。
【００１７】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、主電極
の供給されるレーザガスの上流側にのみ予備電離発生部
を設けているので、レーザガス供給装置の供給能力を高
くしなくとも出力エネルギが低下せず、さらに発振周波
数によらずレーザビーム中心位置が一定となる高発振周
波数の放電励起パルスレーザ発振装置が得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の放電励起パルスレーザ発振装置の一
実施例を示す断面図である。
【図２】従来の放電励起レーザ発振装置の一例を示す断
面図である。
【図３】従来の放電励起エキシマレーザ発振装置の一例
を示す断面図である。
【図４】図２に示す従来の放電励起レーザ発振装置にお
ける発振周波数とレーザビームの中心位置との関係を示
すグラフである。
【符号の説明】
１　　　　主電極 ２　　　　主電極 １０　　予備電離発生部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　レーザ光軸方向に平行かつ対向して配
    設された一対の主電極と、前記レーザ光軸方向と直行す
    る方向から前記主電極間にレーザガスを供給するレーザ
    ガス供給装置とを備えた放電励起パルスレーザ発振装置
    において、一対の前記主電極間の前記レーザガスを予備
    電離させる予備電離発生部を、前記主電極の供給される
    前記レーザガスの上流側にのみ設けたことを特徴とする
    放電励起パルスレーザ発振装置。
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