JPH05206552A - Gas laser device - Google Patents

Gas laser device

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JPH05206552A
JPH05206552A JP1306192A JP1306192A JPH05206552A JP H05206552 A JPH05206552 A JP H05206552A JP 1306192 A JP1306192 A JP 1306192A JP 1306192 A JP1306192 A JP 1306192A JP H05206552 A JPH05206552 A JP H05206552A
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discharge
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gas laser
laser medium
cathode
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憲 石川
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Abstract

PURPOSE:To enable a gas laser device to output stable laser light pulses without increasing gas laser medium in speed when the laser device is enhanced in pulse repetition rate. CONSTITUTION:A gas laser device is equipped with a fan 4 which is located inside a discharge chamber 1 to enable laser gas medium to circulate through a discharge space between main electrodes composed of a cathode 2 and an anode 3 and pin electrodes 8 and 9 which are provided along the side of the main electrodes and between the discharge side of the fan 4 and the main electrodes 2 and 3 to previously pre-ionize the discharge space before the main discharge starts between the main electrodes 2 and 3. Letting the width of the discharge region be L1, the distance between the axial center of the pin electrodes and the boundary of the main discharge region be L2, the flow velocity of gas laser medium be V, and T the pulse repetition period of a main discharge be T, L1, L2, V, and T satisfy formulas, L2>L1 and (L2/T)>V>{(L1+ L2)/2T}.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は放電空間部を予備電離
してから主放電を発生させる構造のガスレーザ装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas laser device having a structure in which a main discharge is generated after pre-ionizing a discharge space.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、CO2 レーザやエキシマレーザ
といった、いわゆる高ガス圧下で動作させる横励起方式
のガスレーザ装置では、放電空間部においてガスレーザ
媒質を励起するための主放電を安定に点弧させるため
に、陰極と陽極とからなる一対の主電極間で点弧される
主放電に先立って上記放電空間部を予備放電によって予
備電離するために、ピン電極からなる予備電離手段を設
けるようにしている。つまり、従来は図3に示すように
陰極aと陽極bとからなる上記主電極の幅方向両側に2
本で1組をなす複数組のピン電極cを、上記主電極の長
手方向に沿って所定間隔で設け、各組のピン電極cの先
端部間で放電を点弧させることで発生する紫外線によっ
て上記放電空間部Sを予備電離している。
2. Description of the Related Art Generally, in a gas laser device of a lateral excitation type such as a CO 2 laser or an excimer laser which is operated under a so-called high gas pressure, in order to stably ignite a main discharge for exciting a gas laser medium in a discharge space portion. In order to pre-ionize the discharge space portion by pre-discharging prior to the main discharge ignited between a pair of main electrodes composed of a cathode and an anode, a pre-ionizing means composed of pin electrodes is provided. .. That is, conventionally, as shown in FIG. 3, two electrodes are provided on both sides in the width direction of the main electrode composed of the cathode a and the anode b.
A plurality of sets of pin electrodes c that form a set are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the main electrode, and ultraviolet rays generated by igniting a discharge between the tips of the pin electrodes c of each set are used. The discharge space S is preionized.

【0003】このような構成のガスレーザ装置において
は、パルス放電の繰り返し周波数が高くなるにつれてレ
ーザ発振出力の発振効率が低下し、ついにはレーザ発振
が停止するに至ることが実験により確認されている。こ
の傾向はガス流速が放電の繰り返しに対して低速の条件
で発生し易いということがあった。主電極a、b間に発
生する放電発光から、放電の生じている場所を写真観察
すると、レーザ発振の効率が高く発振している場合、主
放電は図3にGで示すように主電極を構成する陰極aと
陽極bの間の幅方向中央部分に所定の幅寸法で生じる。
It has been confirmed by experiments that in the gas laser device having such a structure, the oscillation efficiency of the laser oscillation output decreases as the repetition frequency of the pulse discharge increases, and finally the laser oscillation stops. This tendency was likely to occur under the condition that the gas flow velocity was low with respect to repeated discharge. From the discharge light emission generated between the main electrodes a and b, when observing the place where the discharge occurs, when the laser oscillation efficiency is high, the main discharge is generated at the main electrode as shown by G in FIG. It occurs with a predetermined width dimension in the central portion in the width direction between the constituent cathode a and anode b.

【0004】しかし、ガスレーザ媒質の流速に対してパ
ルスの繰り返し数が高くなると、図3にPで示すように
陰極aと陽極bとの幅方向下流側にも放電が円弧状に発
生することが観察された。この円弧状の放電Pの輝度は
上記主放電Gよりも強い発光であり、場所的に集中して
いるアーク放電であると考えられる。このアーク放電
は、主放電Gを経験したガスレーザ媒質がつぎのパルス
放電が生じる予備電離の際、下流側のピン電極cで生じ
る紫外線によって照射されることでイオン化が促進され
て発生すると推測できる。このようなアーク放電Pが生
じると、レーザ発振が停止したり、レーザ出力が大幅に
低下する。
However, if the number of pulse repetitions increases with respect to the flow velocity of the gas laser medium, discharge may occur in an arc shape also on the downstream side in the width direction between the cathode a and the anode b, as indicated by P in FIG. Was observed. The luminance of the arc-shaped discharge P is stronger than that of the main discharge G, and it is considered that the arc discharge is locally concentrated. It can be inferred that this arc discharge is generated by the gas laser medium that has undergone the main discharge G being accelerated by ionization by being irradiated with ultraviolet rays generated at the pin electrode c on the downstream side during the preionization in which the next pulse discharge occurs. When such arc discharge P occurs, laser oscillation is stopped or the laser output is significantly reduced.

【0005】ところで、一般に、ガスレーザ媒質の流れ
は、一度主放電Gが生じたあとに、つぎの主放電Gが生
じるまでに、その主放電Gを経験したガスレーザ媒質を
放電空間部Sから一掃し、冷却された新たなガスレーザ
媒質を入れ替えるために行うものである。このようなガ
スレーザ媒質の入れ替え度合いとして放電空間部Sで生
じる主放電Gの放電幅L1 を基準としてつぎの主放電G
までに主電極a、bの幅方向中央部分で主放電Gの幅の
何倍の幅に相当するガスレーザ媒質を流し込むかによ
り、その倍率をガス交換率(CR値)としている。ガス
レーザ媒質を高速にしてCR値を大きくし、主放電を経
験したガスレーザ媒質をアーク放電Pの生じないところ
まで流出させた方が、後続パルスのレーザ発振効率が高
いことが確認されている。
By the way, in general, the flow of the gas laser medium sweeps the gas laser medium that has experienced the main discharge G from the discharge space S until the next main discharge G occurs once the main discharge G occurs. , To replace a new cooled gas laser medium. As the degree of replacement of the gas laser medium, the next main discharge G is based on the discharge width L 1 of the main discharge G generated in the discharge space S.
The magnification is defined as the gas exchange rate (CR value) depending on how many times the width of the main discharge G the gas laser medium is flown into at the central portion in the width direction of the main electrodes a and b. It has been confirmed that the laser oscillation efficiency of the subsequent pulse is higher when the gas laser medium is made faster to increase the CR value and the gas laser medium that has undergone the main discharge is allowed to flow out to the place where the arc discharge P does not occur.

【0006】しかしながら、ガスレーザ媒質の流速を高
速化するには、送風機の能力を大きくする必要があり、
それにともなって電力消費量が急激に増大するから、ラ
ンニングコストの大幅な上昇を招く。また、高速送風を
行うと、送風機の大型化や騒音の増大を招くなどのこと
がある。
However, in order to increase the flow velocity of the gas laser medium, it is necessary to increase the capacity of the blower,
Along with that, the power consumption rapidly increases, which causes a significant increase in running cost. Further, high-speed air blowing may lead to an increase in the size of the air blower and an increase in noise.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、主電極間
でのアーク放電の発生を防止するためにガスレーザ媒質
の流速を高速化すると、消費電力の急激な増大によるラ
ンニグコストの上昇を招いたり、装置の大型化や騒音の
増大を招くなどのことがある。
As described above, if the flow velocity of the gas laser medium is increased to prevent the occurrence of arc discharge between the main electrodes, the running cost may be increased due to a rapid increase in power consumption, This may lead to an increase in the size of the device and an increase in noise.

【0008】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、ガスレーザ媒質の流速を
高速化せずに、主電極間でアーク放電が生じるのを防止
できるようにしたガスレーザ装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to prevent the occurrence of arc discharge between main electrodes without increasing the flow velocity of the gas laser medium. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第1の発明は、ガスレーザ媒質が封入された放電チャ
ンバと、この放電チャンバ内に対向して配置されこれら
の間で発生する主放電によって上記ガスレーザ媒質を励
起する陰極と陽極とからなる主電極と、上記ガスレーザ
媒質を上記陰極と陽極との間の放電空間部を通して循環
させる循環手段と、この循環手段の吐出側と上記主電極
との間に上記主電極の側方に沿って設けられ上記主電極
に点弧される主放電に先立って上記放電空間部を予備電
離するピン電極とを具備し、上記主放電領域の幅寸法を
1 、上記ピン電極の軸心から上記主放電領域の境界ま
での距離をL2 、上記ガスレーザ媒質の流速をV、主放
電のパルス繰り返し周期をTとしたとき、L2 >L1
設定するとともに、(L2/T)>V>{(L1
2 )/2T}に設定したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a first invention is to provide a discharge chamber in which a gas laser medium is enclosed, and a main discharge which is arranged so as to face each other in the discharge chamber. A main electrode consisting of a cathode and an anode for exciting the gas laser medium, a circulation means for circulating the gas laser medium through a discharge space between the cathode and the anode, a discharge side of the circulation means and the main electrode. And a pin electrode that is provided along the side of the main electrode and pre-ionizes the discharge space prior to the main discharge ignited by the main electrode, and the width dimension of the main discharge region is When L 1 , the distance from the axis of the pin electrode to the boundary of the main discharge region is L 2 , the flow velocity of the gas laser medium is V, and the pulse repetition period of the main discharge is T, set L 2 > L 1 . With (L 2 / T)> V > {(L 1 +
L 2 ) / 2T} is set.

【0010】第2の発明は、ガスレーザ媒質が封入され
た放電チャンバと、この放電チャンバ内に対向して配置
されこれらの間で発生する主放電によって上記ガスレー
ザ媒質を励起する陰極と陽極とからなる主電極と、上記
ガスレーザ媒質を上記陰極と陽極との間の放電空間部を
通して循環させる循環手段と、この循環手段の吐出側と
上記主電極との間に上記主電極の側方に沿って設けられ
上記主電極に点弧される主放電に先立って上記放電空間
部を予備電離するピン電極とを具備し、上記主放電領域
の幅寸法をL1 、上記ピン電極の軸心から上記主放電領
域の境界までの距離をL2 、上記ガスレーザ媒質の流速
をV、主放電のパルス繰り返し周期をTとしたとき、L
2 >L1 に設定するとともに、{V・T/L1 }で定ま
る値(CR値)を1以上5以下に設定したことを特徴と
する。
A second aspect of the invention comprises a discharge chamber in which a gas laser medium is enclosed, and a cathode and an anode which are arranged facing each other in the discharge chamber and excite the gas laser medium by a main discharge generated therebetween. A main electrode, a circulation means for circulating the gas laser medium through a discharge space between the cathode and the anode, and a side portion of the main electrode provided between the discharge side of the circulation means and the main electrode. And a pin electrode for pre-ionizing the discharge space prior to the main discharge ignited by the main electrode, the width dimension of the main discharge region is L 1 , and the main discharge is from the axial center of the pin electrode. When the distance to the boundary of the region is L 2 , the flow velocity of the gas laser medium is V, and the pulse repetition period of the main discharge is T, L
2 > L 1 and the value (CR value) determined by {V · T / L 1 } is set to 1 or more and 5 or less.

【0011】[0011]

【作用】上記第1の発明と第2の発明によれば、パルス
放電の繰り返し数を高くしたときに、ガスレーザ媒質の
流速を必要以上に高速化しなくとも、陰極と陽極との間
でアーク放電が発生したり、主放電が不安定となってレ
ーザ出力が低下するのを防止できる。
According to the first and second aspects of the invention, when the number of repetitions of the pulse discharge is increased, the arc discharge is generated between the cathode and the anode without increasing the flow velocity of the gas laser medium more than necessary. It is possible to prevent the laser output from being lowered due to the occurrence of the noise or the main discharge becoming unstable.

【0012】[0012]

【実施例】以下、この発明の第1の実施例を図1と図2
を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
Will be described.

【0013】図1に示すガスレーザ装置はガスレーザ媒
質が封入された円筒状の放電チャンバ1を備えている。
この放電チャンバ1内には主電極を形成する陰極2と陽
極3とが離間対向し、かつ長手方向を上記放電チャンバ
1の軸方向に沿わせて配設されている。また、放電チャ
ンバ1内にはガスレーザ媒質を上記陰極2と陽極3との
間の放電空間部Sを通して図中矢印方向に循環させる送
風機4、この送風機4によって循環させられるガスレー
ザ媒質を冷却する熱交換器5、さらにはガスレーザ媒質
から塵埃を除去するフィルタ6などが配置されている。
The gas laser device shown in FIG. 1 comprises a cylindrical discharge chamber 1 in which a gas laser medium is enclosed.
In the discharge chamber 1, a cathode 2 and an anode 3 forming a main electrode are spaced apart and opposed to each other, and the longitudinal direction is arranged along the axial direction of the discharge chamber 1. A blower 4 for circulating the gas laser medium in the discharge chamber 1 through the discharge space S between the cathode 2 and the anode 3 in the direction of the arrow in the figure, and heat exchange for cooling the gas laser medium circulated by the blower 4. A container 5 and a filter 6 for removing dust from the gas laser medium are arranged.

【0014】上記送風機4の吐出側と陰極2との間とな
る、上記陰極2の一側(この一側を放電空間部Sにガス
レーザ媒質が流入する上流側とする)には、基端部が第
1のピーキングコンデンサ7に連結された複数の上部ピ
ン電極8が上記陰極2の長手方向に沿って所定間隔で垂
設されている。この上部ピン電極8と対向する上記陽極
3の一側には下部ピン電極9が先端を上記上部ピン電極
8の先端に放電ギャップを介して配置されている。
A base end portion is provided on one side of the cathode 2 between the discharge side of the blower 4 and the cathode 2 (this side is the upstream side where the gas laser medium flows into the discharge space S). A plurality of upper pin electrodes 8 connected to the first peaking capacitor 7 are vertically provided at predetermined intervals along the longitudinal direction of the cathode 2. A lower pin electrode 9 is disposed on one side of the anode 3 facing the upper pin electrode 8 and a tip of the lower pin electrode 9 is disposed at a tip of the upper pin electrode 8 via a discharge gap.

【0015】上記第1のピーキングコンデンサ7は上記
陰極2に電気的に接続され、上記下部ピン電極9は上記
陽極3に電気的に接続されている。さらに、上記陰極2
と陽極3との間には第2のピーキングコンデンサ11が
接続されている。
The first peaking capacitor 7 is electrically connected to the cathode 2, and the lower pin electrode 9 is electrically connected to the anode 3. Further, the cathode 2
A second peaking capacitor 11 is connected between the anode 3 and the anode 3.

【0016】上記陰極2は直流高圧電源12のマイナス
側に接続され、上記陽極3はサイラトロンスイッチ13
を介して上記直流高圧電源12のプラス側に接続されて
いる。直流高圧電源12のマイナス側とプラス側との間
には主コンデンサ14が接続されている。
The cathode 2 is connected to the negative side of a DC high voltage power source 12, and the anode 3 is a thyratron switch 13.
It is connected to the positive side of the DC high-voltage power supply 12 via. A main capacitor 14 is connected between the negative side and the positive side of the DC high-voltage power supply 12.

【0017】上記送風機4の駆動源4aは速度制御部1
5を介してクロックパルス発生器16に接続されてい
る。このクロックパルス発生器16でクロックパルスを
発生させると、その周波数に応じて上記送風機4を駆動
するためのインバータ周波数が決められ、上記送風機4
が所定の速度で回転駆動されるようになっている。つま
り、ガスレーザ媒質の流速が制御させるようになってい
る。上記サイラトロンスイッチ13は素子駆動回路17
およびスイッチ18を介して上記クロックッパルス発生
器16に接続されている。上記スイッチ18が閉じられ
ると、上記素子駆動回路17によって上記サイラトロン
スイッチ13が上記クロックパルス発生器16からのク
ロックパルスに応じた周波数で閉じられるようになって
いる。
The drive source 4a of the blower 4 is a speed controller 1
It is connected via 5 to a clock pulse generator 16. When a clock pulse is generated by the clock pulse generator 16, an inverter frequency for driving the blower 4 is determined according to the frequency, and the blower 4 is driven.
Are driven to rotate at a predetermined speed. That is, the flow velocity of the gas laser medium is controlled. The thyratron switch 13 is an element drive circuit 17
And a clock pulse generator 16 via a switch 18. When the switch 18 is closed, the thyratron switch 13 is closed by the element drive circuit 17 at a frequency according to the clock pulse from the clock pulse generator 16.

【0018】上記サイラトロンスイッチ13が閉じられ
ると、上記主コンデンサ14に蓄えられた電荷が第1、
第2のピーキングコンデンサ7、11へ移行する。第1
のピーキングコンデンサ7へ移行する電荷は上部ピン電
極8と下部ピン電極9とのギャップを通るため、このギ
ャップでアーク放電が点弧されて紫外線が発生する。こ
の紫外線によって放電空間部Sが予備電離されると、陰
極2と陽極3との間に主放電Gが点弧され、その主放電
Gによってガスレーザ媒質が励起されてレーザ光が発生
する。
When the thyratron switch 13 is closed, the electric charge stored in the main capacitor 14 becomes the first,
The process moves to the second peaking capacitors 7 and 11. First
Since the electric charges transferred to the peaking capacitor 7 pass through the gap between the upper pin electrode 8 and the lower pin electrode 9, the arc discharge is ignited in this gap to generate ultraviolet rays. When the discharge space S is pre-ionized by the ultraviolet rays, the main discharge G is ignited between the cathode 2 and the anode 3, and the main discharge G excites the gas laser medium to generate laser light.

【0019】上記構成のガスレーザ装置において、陰極
2と陽極3との間で点弧される主放電領域の幅寸法をL
1 、上記ピン電極8、9の軸心から上記主放電領域の境
界までの距離をL2 としたとき、(L2 >L1 )に設定
する。上記ガスレーザ媒質の流速をV、主放電のパルス
繰り返し周期をTとしたとき、上記ガスレーザ媒質の流
速Vは、 (L2 /T)>V>{(L1 +L2 )/2T} …(1)式 の範囲となるよう、上記クロックパルス発生器16によ
って上記流速Vと周期Tとを設定する。
In the gas laser device having the above structure, the width dimension of the main discharge region ignited between the cathode 2 and the anode 3 is L.
1. When the distance from the axial center of the pin electrodes 8 and 9 to the boundary of the main discharge region is L 2 , it is set to (L 2 > L 1 ). When the flow velocity of the gas laser medium is V and the pulse repetition period of the main discharge is T, the flow velocity V of the gas laser medium is (L 2 / T)>V> {(L 1 + L 2 ) / 2T} (1 ) The flow velocity V and the period T are set by the clock pulse generator 16 so as to be in the range of the following equation.

【0020】このような条件とすることで、一対のピン
電極8、9間で予備放電を経験したガスレーザ媒質は、
つぎの後続パルス発生時にはピン電極8、9からL2
距離にある放電空間部8の放電幅L1 内に到達しない。
しかも、放電空間部Sでの主放電Gを経験したガスレー
ザ媒質は主放電領域よりも下流側に流れてしまってい
る。したがって、これらのことにより、陰極2と陽極3
との間では、主放電が安定した状態で点弧される。
Under these conditions, the gas laser medium that has undergone preliminary discharge between the pair of pin electrodes 8 and 9 is
When the next subsequent pulse is generated, it does not reach the discharge width L 1 of the discharge space portion 8 located at the distance L 2 from the pin electrodes 8 and 9.
Moreover, the gas laser medium that has experienced the main discharge G in the discharge space S has flowed to the downstream side of the main discharge region. Therefore, because of these things, the cathode 2 and the anode 3 are
Between and, the main discharge is ignited in a stable state.

【0021】パルスの繰り返し数が変化した場合には、
それに応じてガスレーザ媒質の速度範囲を上記(1)式
に基づいて変えれば、予備放電を経験したガスレーザ媒
質が放電空間部Sの主放電領域に流入する前に後続パル
スが発生するから、予備放電を経験したガスレーザ媒質
によって主放電が不安定になることがない。
When the number of pulse repetitions changes,
Accordingly, if the velocity range of the gas laser medium is changed based on the above equation (1), the subsequent pulse is generated before the gas laser medium that has undergone the preliminary discharge flows into the main discharge region of the discharge space S, so that the preliminary discharge is performed. The main discharge does not become unstable due to the gas laser medium that has experienced.

【0022】上記ピン電極8、9を上流側だけに設けた
ことにより、主放電を経験して下流側に流れたガスレー
ザ媒質は、つぎの後続パルスに先立つ予備電離時、上流
側のピン電極8、9間でのスパーク放電によって発生す
る紫外線で主放電Gより近くで照射されることがない。
しかも、下流側にはピン電極がないから、そのことによ
っても紫外線で照射されることがない。したがって、放
電空間部Sの下流側における、陰極2と陽極3との間
で、従来のように主放電を経験したガスレーザ媒質が紫
外線によって照射されることで、円弧状のアーク放電P
が発生するということが防止される。
By providing the above-mentioned pin electrodes 8 and 9 only on the upstream side, the gas laser medium which has experienced the main discharge and has flowed on the downstream side has the upstream pin electrode 8 at the time of preionization prior to the next subsequent pulse. , 9 is not irradiated with ultraviolet rays generated by the spark discharge in the vicinity of the main discharge G.
Moreover, since there is no pin electrode on the downstream side, it is not irradiated with ultraviolet rays. Therefore, the arc-shaped arc discharge P is generated by irradiating the gas laser medium, which has undergone the main discharge as in the conventional case, with ultraviolet rays between the cathode 2 and the anode 3 on the downstream side of the discharge space S.
Is prevented from occurring.

【0023】また、ピン電極8、9を放電空間部Sの上
流側だけに設け、下流側には設けなかったことにより、
従来のように予備電離時に主放電を経験したガスレーザ
媒質が下流側のピン電極間に流れ込んで絶縁破壊電圧を
下げ、紫外線の発生量を低減させるということがない。
つまり、この発明によれば、上流側のピン電極8、9間
には常に十分に冷却され新鮮なガスレーザ媒質が循環し
ているので、絶縁破壊電圧を高く維持でき、高繰り返し
域まで紫外線を十分に発生させることができる。それに
よって、主放電、ひいてはレーザ発振を安定化すること
ができる。
Further, since the pin electrodes 8 and 9 are provided only on the upstream side of the discharge space S and not on the downstream side,
Unlike the conventional case, the gas laser medium that has undergone the main discharge at the time of preionization does not flow between the pin electrodes on the downstream side to lower the dielectric breakdown voltage and reduce the generation amount of ultraviolet rays.
That is, according to the present invention, the fresh gas laser medium is always circulated sufficiently between the pin electrodes 8 and 9 on the upstream side and the fresh gas laser medium circulates, so that the dielectric breakdown voltage can be maintained high and the ultraviolet rays can be sufficiently emitted to the high repetition region. Can be generated. As a result, the main discharge and eventually the laser oscillation can be stabilized.

【0024】たとえば、L1 を10mm、L2 を35mm、周期
Tを0.2ms (5kHz)とすれば、上記(1)式より、
(L2 /T)=35/0.2 =157 m/s 、(L1 +L2 )/
2T=10+35/2×0.2 =112.5m/sとなるから、ガスレー
ザ媒質の速度は50〜157m/sの範囲に設定すれば、主放電
を安定して点弧することができる。つまり、レーザ発振
の繰り返し数を5kHzに高速化しても、CR値は2.25
〜3.5 である。L2 =2L1 の場合は、CR値は1.5 〜
2 となり、所定のガスレーザ媒質の速度は75〜100 m/
sとなり、ガスレーザ媒質の速度をさほど早くせずにす
む。
For example, if L 1 is 10 mm, L 2 is 35 mm, and the period T is 0.2 ms (5 kHz), then from the above equation (1),
(L 2 /T)=35/0.2 = 157 m / s, (L 1 + L 2) /
Since 2T = 10 + 35/2 × 0.2 = 112.5 m / s, if the velocity of the gas laser medium is set in the range of 50 to 157 m / s, the main discharge can be stably ignited. In other words, even if the repetition rate of laser oscillation is increased to 5 kHz, the CR value is 2.25.
~ 3.5. When L 2 = 2L 1 , CR value is 1.5-
2 and the speed of a given gas laser medium is 75-100 m /
s, and the speed of the gas laser medium does not have to be so high.

【0025】ガスレーザ媒質の流速を上記(1)式によ
らず、上述した主放電幅L1 を基準としてつぎの主放電
が点弧されるまでに陰極2と陽極3との中心部で、上記
主放電幅L1 の何倍の幅に相当するガスレーザ媒質を流
し込むかによって定まる値、すなわち{V・T/L1
で定まる値である、CR値を基準にして設定するように
してもよい。つまり、(L2 >L1 )で、上流側にだけ
ピン電極8、9を設け、L2 =4L1 のとき、ピン電極
8、9で予備電離放電を経験したガスレーザ媒質が主放
電領域に到達する構成の場合、上記CR値4〜2.5 にな
るよう周期Tに応じて流速Vを設定すれば、予備電離を
経験したガスレーザ媒質によって主放電が不安定になる
のを防止できる。
Regardless of the flow velocity of the gas laser medium according to the above formula (1), the above main discharge width L 1 is used as a reference and the above main discharge is ignited until the next main discharge is ignited. A value determined by how many times the width of the main discharge width L 1 the gas laser medium is poured into, that is, {V · T / L 1 }
The CR value, which is a value determined by, may be set as a reference. That is, when (L 2 > L 1 ), the pin electrodes 8 and 9 are provided only on the upstream side, and when L 2 = 4L 1 , the gas laser medium that has undergone preliminary ionization discharge in the pin electrodes 8 and 9 is in the main discharge region. In the case of the structure to reach, by setting the flow velocity V according to the cycle T so that the CR value becomes 4 to 2.5, it is possible to prevent the main discharge from becoming unstable due to the gas laser medium that has undergone preionization.

【0026】上記{V・T/L1 }の値は4に限定され
ず、1以上5以下に設定してもよい。この場合、周期T
に応じてL2 やVを設定し、予備電離を経験したガスレ
ーザ媒質が陰極2と陽極3との間で主放電が点弧される
ときに、主放電領域に存在しないようにすればよい。C
R値を1〜5の範囲に設定すれば、ガスレーザ媒質の流
速を上記一実施例と同様、さほど大きくせずにすむ。
The value of {V · T / L 1 } is not limited to 4, and may be set to 1 or more and 5 or less. In this case, the cycle T
The gas laser medium that has undergone preliminary ionization may not exist in the main discharge region when the main discharge is ignited between the cathode 2 and the anode 3 by setting L 2 and V according to the above. C
When the R value is set in the range of 1 to 5, the flow velocity of the gas laser medium does not need to be so large as in the above-described embodiment.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、予
備放電を経験したガスレーザ媒質が放電空間部の主放電
領域に到達する前につぎのパルス発振を発生させるとと
もに、放電空間部を予備電離するピン電極をガスレーザ
媒質の流れ方向上流側にだけ設け、主放電を経験したガ
スレーザ媒質が予備電離のための紫外線によって主放電
空間のガスより近くから励起されることがないようにし
た。
As described above, according to the present invention, the next pulse oscillation is generated before the gas laser medium that has undergone the preliminary discharge reaches the main discharge region of the discharge space, and the discharge space is preliminary prepared. A pin electrode for ionization is provided only on the upstream side in the flow direction of the gas laser medium so that the gas laser medium that has undergone the main discharge is not excited from the gas in the main discharge space by the ultraviolet rays for preionization.

【0028】そのため、予備放電を経験したガスレーザ
媒質が主放電領域で励起されて主放電が不安定になるこ
とがないばかりか、主放電を経験したガスレーザ媒質が
下流側で予備電離のための紫外線によって励起され、ア
ーク放電が生じることもないから、ガスレーザ媒質の流
速を高速化せずに、パルス繰り返し数を増大しても、安
定した状態でレーザ発振させることができる。
Therefore, the gas laser medium that has undergone the preliminary discharge is not excited in the main discharge region and the main discharge is not unstable, and the gas laser medium that has undergone the main discharge is not exposed to ultraviolet rays for preionization on the downstream side. Since the laser beam is excited by the laser beam and the arc discharge does not occur, the laser oscillation can be stably performed even if the pulse repetition rate is increased without increasing the flow velocity of the gas laser medium.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例を示す全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】主電極部分の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a main electrode portion.

【図3】従来の主電極間における放電の発生状態の説明
図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a conventional discharge generation state between main electrodes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…放電チャンバ、2…陰極(主電極)、3…陽極(主
電極)、4…送風機、8…上部ピン電極、9…下部ピン
電極、15…速度制御部、16…クロックパルス発生
器、17…素子駆動回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Discharge chamber, 2 ... Cathode (main electrode), 3 ... Anode (main electrode), 4 ... Blower, 8 ... Upper pin electrode, 9 ... Lower pin electrode, 15 ... Speed control part, 16 ... Clock pulse generator, 17 ... Element drive circuit.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスレーザ媒質が封入された放電チャン
バと、この放電チャンバ内に対向して配置されこれらの
間で発生する主放電によって上記ガスレーザ媒質を励起
する陰極と陽極とからなる主電極と、上記ガスレーザ媒
質を上記陰極と陽極との間の放電空間部を通して循環さ
せる循環手段と、この循環手段の吐出側と上記主電極と
の間に上記主電極の側方に沿って設けられ上記主電極に
点弧される主放電に先立って上記放電空間部を予備電離
するピン電極とを具備し、上記主放電領域の幅寸法をL
1 、上記ピン電極の軸心から上記主放電領域の境界まで
の距離をL2 、上記ガスレーザ媒質の流速をV、主放電
のパルス繰り返し周期をTとしたとき、L2 >L1 に設
定するとともに、(L2 /)T>V>{(L1 +L2
/2T}に設定したことを特徴とするガスレーザ装置。
1. A discharge chamber in which a gas laser medium is enclosed, and a main electrode composed of a cathode and an anode, which are arranged facing each other in the discharge chamber and excite the gas laser medium by a main discharge generated therebetween. Circulating means for circulating the gas laser medium through the discharge space between the cathode and the anode, and the main electrode provided between the discharge side of the circulating means and the main electrode along the side of the main electrode. A pin electrode for pre-ionizing the discharge space prior to the main discharge being fired at
1, the distance L 2 to the axial center boundary of the main discharge region of the pin electrodes, when the flow rate of the gas laser medium V, and the pulse repetition period of the main discharge is T, is set to L 2> L 1 Together with (L 2 /) T>V> {(L 1 + L 2 ).
/ 2T} is set.
【請求項2】 ガスレーザ媒質が封入された放電チャン
バと、この放電チャンバ内に対向して配置されこれらの
間で発生する主放電によって上記ガスレーザ媒質を励起
する陰極と陽極とからなる主電極と、上記ガスレーザ媒
質を上記陰極と陽極との間の放電空間部を通して循環さ
せる循環手段と、この循環手段の吐出側と上記主電極と
の間に上記主電極の側方に沿って設けられ上記主電極に
点弧される主放電に先立って上記放電空間部を予備電離
するピン電極とを具備し、上記主放電領域の幅寸法をL
1 、上記ピン電極の軸心から上記主放電領域の境界まで
の距離をL2 、上記ガスレーザ媒質の流速をV、主放電
のパルス繰り返し周期をTとしたとき、L2 >L1 に設
定するとともに、{V・T/L1 }で定まる値(CR
値)を1以上5以下に設定したことを特徴とするガスレ
ーザ装置。
2. A discharge chamber in which a gas laser medium is enclosed, and a main electrode composed of a cathode and an anode which are arranged facing each other in the discharge chamber and excite the gas laser medium by a main discharge generated therebetween. Circulating means for circulating the gas laser medium through the discharge space between the cathode and the anode, and the main electrode provided between the discharge side of the circulating means and the main electrode along the side of the main electrode. A pin electrode for pre-ionizing the discharge space prior to the main discharge being fired at
1, the distance L 2 to the axial center boundary of the main discharge region of the pin electrodes, when the flow rate of the gas laser medium V, and the pulse repetition period of the main discharge is T, is set to L 2> L 1 together with the values determined by the {V · T / L 1} (CR
Value) is set to 1 or more and 5 or less.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010010552A (en) * 2008-06-30 2010-01-14 Gigaphoton Inc High repetition and high power pulsed gas laser apparatus
JP2012009892A (en) * 2011-09-05 2012-01-12 Komatsu Ltd Discharge excitation-type pulse oscillation gas laser apparatus
JP2013141030A (en) * 2013-04-17 2013-07-18 Komatsu Ltd Discharge excitation type pulse oscillation gas laser device

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