JPH0535585B2 - - Google Patents

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JPH0535585B2
JPH0535585B2 JP21283884A JP21283884A JPH0535585B2 JP H0535585 B2 JPH0535585 B2 JP H0535585B2 JP 21283884 A JP21283884 A JP 21283884A JP 21283884 A JP21283884 A JP 21283884A JP H0535585 B2 JPH0535585 B2 JP H0535585B2
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main electrode
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discharge
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Yukio Sato
Hitoshi Wakata
Takeo Haruta
Haruhiko Nagai
Hajime Nakatani
Toshio Yoshida
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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
    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、横方向励起型パルスレーザ発振器
の改良に関するものである。
〔従来の技術) 第4図は従来この種のものとして代表的な横方
向励起型パルスレーザで、特にエキマシマレーザ
(例えばArF、KrF、XeF、Xe)、窒素レーザ
等で良く使われる装置の1例を示す縦断面図、第
5図は第4図をV−V線より見た横断面図であ
る。
図において、1は第1の主電極すなわちこの例
では陰極、2は陰極1の背景に設置され、陰極1
の基板とレーザ筺体の一部を兼ねる絶縁性電極基
板、3は陰極1と対向する第2の主電極すなわち
この例では陽極、4は導電性の電極基板、5aは
陰極1の近くに配置され、絶縁性電極基板2に一
端が埋説された第1の予備電離電極、5bは陽極
3と電気的に接続され、第1の予備電離電極5a
と対向する第2の予備電離電極、7は絶縁性電極
基板2を介して陰極1と反対側に設置され、主電
極1,3に並列接続されたピーキングコンデンサ
ー、6は陰極1とコンデンサー3を接続する主放
電回路導電板、8は主放電によつてレーザが励起
される放電励起部、9は放電励起部8を主放電に
先立つて予備電離する紫外光、10は紫外光9を
発生する予備電離ギヤツプ、11はレーザ発振光
軸、12はレーザガス流を示す矢印、13はレー
ザガスを冷却する熱交換器、14はレーザガスを
循環するブロワー、15はレーザガスの循環系を
構成するガスダクト、16はレーザガスを封入す
るレーザ筺体、17はピーキングコンデンサー7
にパルス充電するメインコンデンサー、18はメ
インコンデンサー17を充電する高圧電流、19
はメインコンデンサー17の充電路を形成する充
電用インダクタンス、20はレーザをスイツチン
グするスイツチング素子(例えばギヤツプスイツ
チ、サイラトロン、半導体素子等)、21はスイ
ツチング素子20に流れるピーク電流を制限し、
かつピーキングコンデンサー7に対し均等に電荷
を充電するインダクタンス、22は全反射鏡、2
3は部分反射鏡、24はレーザ光を示す矢印であ
る。
次に動作について説明する。
1例としてKrFレーザの場合について説明す
る。
レーザ筺体16に封入され、ガスダクト15、
ブロワー14、熱交換器13からなるガス循環系
により、冷却されたKrとF2とHe(またはArか
Ne)からなるレーザガス12が、陰極1と陽極
3の間に矢印12の方向から流し込まれる。
高圧電源18により、メインコンデンサー17
が所定の電圧で充電される。
スイツチング素子20がONされると、メイン
コンデンサー17に蓄えられた電荷が、インダク
タンス21、予備電離電極5a,5b、予備電離ギ
ヤツプ10、電極基板4を通じて、ピーキングコ
ンデンサー7をパスル充電する。
その際、予備電離ギヤツプ10はアーク放電で
接続され、紫外光9を発生する。
これにより、陰極1の近傍、ならびに放電励起
部8の全域に亘り、レーザガス12が弱電離状態
(電子密度ne=106〜108個/cm3)となる。
ピーキングコンデンサー7の充電により、陰極
1と陽極3の間の電圧が放電開始電圧に達する
と、ピーキングコンデンサー7に蓄えられた電荷
は、予備電離ギヤツプ10、予備電離電極5a,
5bを通じて一気に陰極1、陽極3間に流れ、放
電励起部8にパルス放電が形成される。
これは、あらかじめ放電励起部8が紫外光9に
よつて均一な予備電離状態にされているため、均
一なグロー放電となる。
この放電により形成された放電励起部8では励
起状態のKrFが生成され、反転分布が形成され
る。
放電励起部8を挾み対向配置した全反射鏡22
と部分反射鏡23から成る光共振器により、レー
ザ発振が生じ、部分反射鏡23からレーザビーム
24が出射する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、エキシマレーザにおいては、逆転分
布を形成するエキシマ分子を形成するエキシマ分
子(例えばKrF〓、XeC〓)の寿命が数ns〜数
十nsと極めて短かい。
そのため、レーザの高出力化、高効率化を実現
するためには、極めて立ち上がりが速く(例えば
数ns)、ピークパワーの高い(例えば数MW/cm3
電力投入が必要である。
この条件は多分に主放電回路(第1図の例で
は、予備電離電極5a,5b、ピーキングコンデン
サー7、主放電回路導電板6、陰極1、陽極3、
陽極基板4が形成する回路)の浮遊のインダクタ
ンスで決まり、これを小さく押えること、具体的
には先の主放電回路の断面積をできるだけ小さく
することが重要である。
このため、放電励起部8に予備電離電極5a,
5bをなるべく近づけるのが望ましい。
しかしながら、従来の装置の構成では、予備電
離電極5a,5bを放電励起部8に近づけると、陰
極1と第1の予備電離電極5aの間で絶縁性電極
基板2表面またはレーザガス12中を媒介として
放電が起こり、主電極1,3間のおいては放電が
行なわれないという問題点があつた。
また、予備電離ギヤツプ10の位置も同じ理由
により放電励起部8に近づけられず、十分な予備
電離効果を発揮できないという問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、高出力で高効率、なおかつ出
力の安定したパルスレーザ発振器を得ることを目
的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るパルスレーザ発振器は、絶縁性
電極基板に連説され、第1の主電極と第1の予備
電離電極の間の放電を防止する絶縁壁を備えたも
のである。
〔作用〕
この発明における絶縁壁は、第1と主電極と第
1の予備電離電極の間の放電を防止するので、予
備電離電極と予備電離ギヤツプの位置的な自由度
は非常に増加し、主放電回路の浮遊のインダクタ
ンスを小さくできると共に予備電離効果をも高め
ることができる。
(実施例〕 以下、この発明の一実施例を図をもとに説明す
る。
第1図はこの発明の一実施例の主要部を示す縦
断面図、第2図は第1図を−線より見た平面
図である。
図において、25は絶縁性電極基板2に連設さ
れ、第1の主電極1と第1の予備電離電極5aの
間に設けられた絶縁壁すなわち電極用絶縁壁であ
り、この例では第1の主電極1はこの絶縁壁25
によつて囲まれている。
次に動作について、従来例との相違点にポイン
トを置いて説明する。
予備電極ギヤツプ10と放電励起部8が近接し
ている場合、絶縁性電極基板2の表面またはレー
ザガスを媒介として、第1の主電極1と第1の予
備電離電極5aの間で放電が起ころうとするが、
電極用絶縁壁25があるためこれを防止すること
ができる。
したがつて、予備電離電極5a,5bを放電励
起部8に近づけることが可能となり、主放電回路
の浮遊のインダクタンスを減らすことができる。
また同時に、予備電離ギヤツプ10の位置も最
適化することができる。
これらの作用により、高出力で高効率、なおか
つ出力の安定したパルスレーザ発振器を実現でき
る。
なお、電極用絶縁壁25の高さは、レーザガス
流への影響、絶縁壁としての有効な作用という観
点から、第1の主電極面1とほぼ等しい高さにす
るのが望ましい。
まな、上記実施例では電極用絶縁壁25によつ
て第1の主電極1の側面を囲つた場合について説
明したが、予備電離電極5a,5bの配置によつ
ては、第1の主電極1と第1の予備電離電極5a
の間にのみ電極用絶縁壁25を設けても上記実施
例と同様の効果を奏する。
第3図はこの発明の他の実施例の主要部を示す
縦断面図である。
図において、26は絶縁性電極器板2に連設さ
れ、主放電回路導電板6とコンデンサー7の間に
設けられた絶縁壁すなわちコンデンサー用絶縁壁
であり、レーザガス雰囲気外での第1の電極1と
第1の予備電離電極5aの間の絶縁破壊を防止す
ることができる。
これにより、ピーキングコンデンサー7の設定
位置に自由度が与えられ、主放電回路に浮遊する
インダクタンスをより小さくすることが可能とな
り、この発明の効果を一層高めることができる。
なお、この実施例では電極用絶縁壁25とコン
デンサ用絶縁壁26とを併設した場合について説
明したが、コンデンサ用絶縁壁26のみを備えた
場合でも上記実施例と同様の効果が得られる。
なお、上記実施例ではエキシマレーザ媒質を用
いた場合について説明したが、F2、N2、HF、
CO2レーザ等、他のレーザ媒質を用いた場合にも
適用できるのは言うまでもない。
また、上記実地例では、工場的に有用な、1秒
間に数百回から数千回に亘つてレーザ発振を行な
う、ガス流のある装置について説明したが、ガス
流のない装置に本発明を適用しても同様の効果が
得られることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、第1の主電
極の第1の予備電離電極の間に絶縁性電極基板に
連設された絶縁壁を備えたので、第1の主電極と
第1の予備電離電極間の放電を防止でき、高出力
で高効率、なおかつ出力が安定したパルスレーザ
発振器が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるパルスレー
ザ発振器の要部を示す縦断面図、第2図は第1図
を−線方向から見た平面図、第3図はこの発
明の他の実施例によるパルスレーザ発振器の要部
を示す縦断面図、第4図は従来のパルスレーザ発
振器を示す縦断面図、第5図は第4図の−線
横断面図である。 図において、1は第1の主電極、2は絶縁性電
極基板、3は第2の主電極、5aは第1の予備電
離電極、5bは第2の予備電離電極、6は主放電
回路導電板、7はコンデンサー、25,26は絶
縁壁、である。なお、各図中同一符号は同一また
は担当部分を示すものとする。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 レーザガス中に配設された第1の主電極と、
    この第1の主電極と対向して配設された第2の主
    電極と、上記第1の主電極の周辺に配設された第
    1の予備電離電極と、この第1の予備電離電極と
    対向して配設された第2の予備電離電極と、上記
    第1の主電極と上記第2の主電極を含む主放電回
    路に直列に接続されたコンデンサーと、上記第1
    の予備電離電極と上記第2の予備電離電極との間
    を放電させて上記コンデンサーをパルス的に充電
    する電源とを備え、上記コンデンサーに充電され
    た電荷により、上記第1の主電極と上記第2の主
    電極との間にパルス状の放電を生成させて、上記
    第1の主電極と上記第2の主電極との間に形成さ
    れた光共振器からレーザ光を出射させるように構
    成したパルスレーザ発振器において、 上記第1の主電極と上記第1の予備電離電極と
    を絶縁性電極基板上に固定し、上記第1の主電極
    と上記第1の予備電離電極との間に上記第1の主
    電極と上記第1の予備電離電極との間の放電を防
    止する上記絶縁性電極基板と連接する絶縁壁を設
    けたことを特徴とするパルスレーザ発振器。 2 上記絶縁壁の高さは上記第1の主電極の放電
    面とほぼ等しい高さであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のパルスレーザ発振器。 3 上記第1の主電極と上記コンデンサーとを電
    気的に接続する主放電回路導電板と上記コンデン
    サーとの間に第2の絶縁壁を設けたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のパルスレーザ発
    振器。
JP21283884A 1984-10-09 1984-10-09 パルスレ−ザ発振器 Granted JPS6190481A (ja)

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JPS6190481A JPS6190481A (ja) 1986-05-08
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JP21283884A Granted JPS6190481A (ja) 1984-10-09 1984-10-09 パルスレ−ザ発振器

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JPS6484677A (en) * 1987-09-28 1989-03-29 Agency Ind Science Techn Gas laser oscillator
JPH04177773A (ja) * 1990-11-09 1992-06-24 Mitsubishi Electric Corp パルスレーザ用スイッチ

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