JPH06112566A - Method and device for oscillating pulse gas laser - Google Patents

Method and device for oscillating pulse gas laser

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JPH06112566A
JPH06112566A JP26133892A JP26133892A JPH06112566A JP H06112566 A JPH06112566 A JP H06112566A JP 26133892 A JP26133892 A JP 26133892A JP 26133892 A JP26133892 A JP 26133892A JP H06112566 A JPH06112566 A JP H06112566A
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JP
Japan
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main
discharge
voltage
pulse
main electrodes
Prior art date
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Application number
JP26133892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Kakizaki
弘司 柿崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To eliminate ions between main electrodes generated by discharge so as to stably output pulsed laser light even when a pulse laser is highly repeatedly oscillated. CONSTITUTION:When pulse discharge is generated between main electrodes 6 and 7, a reverse bias control circuit 14 causes a main capacitor 3 charged from a high-voltage power source 1 to discharge by turning on a saturable reactor 11 and turning off another saturable reactor 12 and supplies the discharged charges to the electrodes 6 and 7. As a result, the pulse discharge is generated and a pulse laser outputs pulsed laser light. When the pulse discharge is not generated, on the other hand, the circuit 14 applies a voltage which is opposite in polarity to that of the voltage applied at the time of generating the pulse discharge across the electrodes 6 and 8 from a reverse bias power source 13 by turning off the reactor 12 and turning on the reactor 12.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、エキシマレーザ等の高
繰り返し数で安定にパルスレーザを出力するパルスガス
レーザ発振装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse gas laser oscillating device such as an excimer laser which stably outputs a pulse laser at a high repetition rate.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6はエキシマレーザに適用した容量移
行型のパルスガスレーザ発振装置の構成図である。高圧
電源1には、サイラトロン等のスイッチ2が接続される
とともに主コンデンサ3が接続されている。このうち主
コンデンサ3には、充電用コイル4が接続されるととも
にチャンバ5内に配置された1対の主電極6、7が接続
されている。又、これら主電極6、7には、ピン電極か
ら成る予備電離電極8及びピーキングコンデンサ9が接
続されている。かかる構成であれば、サイラトロン2が
非導通の状態に、主コンデンサ3は高圧電源1からの電
力供給を受けて図示極性で充電される。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a block diagram of a capacity-shifting pulse gas laser oscillator applied to an excimer laser. The high voltage power supply 1 is connected to a switch 2 such as a thyratron and a main capacitor 3. Of these, the main capacitor 3 is connected to the charging coil 4 and to the pair of main electrodes 6 and 7 arranged in the chamber 5. Further, a preionization electrode 8 composed of a pin electrode and a peaking capacitor 9 are connected to the main electrodes 6 and 7. With such a configuration, the thyratron 2 is in a non-conducting state, and the main capacitor 3 is supplied with power from the high-voltage power supply 1 and charged with the polarity shown in the figure.

【0003】この主コンデンサ3が充電された状態に、
サイラトロン2が導通すると、主コンデンサ3に蓄えら
れた電荷は放電して各主電極6、7間に移行する。この
とき、予備電離電極8にも電荷が供給されることによ
り、この予備電離電極8により予備電離が発生し、この
後、各主電極6、7間の印加電圧が所定電圧に達する
と、これら主電極6、7間に主放電、つまりパルス放電
が発生する。このときの各主電極6、7間に印加される
電圧波形は図7に示す如くである。このパルス放電発生
によりパルスレーザ光が出力される。この後、再び主コ
ンデンサ3への充電が行われ、その放電によりパルスレ
ーザ光の出力が繰り返される。
When the main capacitor 3 is charged,
When the thyratron 2 becomes conductive, the electric charge stored in the main capacitor 3 is discharged and transferred between the main electrodes 6 and 7. At this time, the charges are also supplied to the preionization electrode 8 to cause preionization by the preionization electrode 8. After that, when the applied voltage between the main electrodes 6 and 7 reaches a predetermined voltage, A main discharge, that is, a pulse discharge is generated between the main electrodes 6 and 7. The voltage waveform applied between the main electrodes 6 and 7 at this time is as shown in FIG. A pulsed laser beam is output by the generation of this pulsed discharge. After that, the main capacitor 3 is charged again, and the discharge thereof causes the output of the pulsed laser light to be repeated.

【0004】ところで、エキシマレーザでは、高繰り返
しのレーザ発振が要求されている。このため、パルス放
電後の各主電極6、7間におけるガス状態を、パルス放
電前と同様のガス状態に瞬時に戻す必要がある。そこ
で、現在は、ファンを駆動してガスを高速に循環するこ
とが行われているが、高繰り返しになるに従って下記理
由により安定したパルスレーザ光の出力が困難となる。
すなわち、 (1) 高速なガス循環が必要となってファン及びそのモー
タが大型化する。
Excimer lasers are required to have high repetition laser oscillation. Therefore, it is necessary to instantly return the gas state between the main electrodes 6 and 7 after the pulse discharge to the same gas state as before the pulse discharge. Therefore, at present, a fan is driven to circulate gas at high speed, but as the repetition rate becomes higher, it becomes difficult to stably output the pulsed laser light for the following reason.
That is, (1) high-speed gas circulation is required, and the fan and its motor are increased in size.

【0005】(2) 各主電極6、7の表面上におけるガス
流速は低く(界面ではガス流速「0」である)、パルス
放電で生成したイオン(荷電粒子)や準安定状態原子等
の放電生成物を排出するには非常に大きなガス流速が必
要となる。 (3) パルス放電間隔が短くなるため、上記放電生成物の
残留量が多くなる。
(2) The gas flow velocity on the surface of each of the main electrodes 6 and 7 is low (the gas flow velocity is "0" at the interface), and the discharge of ions (charged particles) and metastable state atoms generated by pulse discharge. Very high gas flow rates are required to discharge the product. (3) Since the pulse discharge interval becomes short, the residual amount of the above discharge products increases.

【0006】従って、各主電極6、7の表面上に放電生
成物が存在する状態に、パルス放電を発生させると、陰
極として作用する主電極6にホットスポットの形成やフ
ィラメンティーション(電流集中)を発生させる原因と
なり、このため不均一なパルス放電の発生となってパル
スレーザ出力の低下をまねく。特に主電極6近傍は、空
間電荷により強電界となるため、イオンの生成が多くな
りその残留量も多くなる。
Therefore, when a pulse discharge is generated in a state where discharge products are present on the surfaces of the respective main electrodes 6 and 7, hot spots and filamentation (current concentration) occur on the main electrode 6 acting as a cathode. ), Which causes non-uniform pulse discharge, leading to a reduction in pulse laser output. Particularly, in the vicinity of the main electrode 6, a strong electric field is generated due to the space charge, so that the number of generated ions increases and the amount of residual ions increases.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のように高繰り返
しでパルスレーザ発振を行うと、各主電極6、7間にお
ける放電生成物を除去することが困難となり、安定して
パルスレーザ光を出力することができなくなる。
When pulsed laser oscillation is performed with high repetition as described above, it becomes difficult to remove discharge products between the main electrodes 6 and 7, and pulsed laser light is output stably. Can not do.

【0008】そこで本発明は、パルスレーザの発振を高
繰り返しにしても、各主電極間の放電で生成されたイオ
ン(荷電粒子)を除去でき、安定してパルスレーザ光を
出力できるパルスガスレーザ発振方法及びその装置を提
供することを目的とする。
Therefore, the present invention is capable of removing the ions (charged particles) generated by the discharge between the main electrodes and stably outputting the pulsed laser light even if the oscillation of the pulsed laser is highly repeated. It is an object to provide a method and an apparatus thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、1対の主電極
間に連続してパルス放電を発生してパルスレーザ光を出
力するパルスガスレーザ発振装置において、パルス放電
時の間に、先のパルス放電を発生させる極性とは逆極性
の電圧を各主電極間に印加して上記目的を達成しようと
するパルスガスレーザ発振方法である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a pulse gas laser oscillating device for continuously generating a pulse discharge between a pair of main electrodes to output a pulse laser beam. This is a pulsed gas laser oscillation method in which a voltage having a polarity opposite to the polarity for generating is applied between the main electrodes to achieve the above object.

【0010】又、本発明は、高圧電源の供給電力により
主コンデンサを充電し、この主コンデンサを放電させて
その電荷を1対の主電極に供給し、これら主電極間にパ
ルス放電を発生させてパルスレーザ光を出力するパルス
ガスレーザ発振装置において、主コンデンサから各主電
極に印加する電圧極性とは逆極性の電圧を各主電極間に
印加する逆バイアス電源と、主コンデンサと各主電極と
の間に接続された第1スイッチと、逆バイアス電源と各
主電極との間に接続された第2スイッチと、パルス放電
時に第1スイッチを閉じるとともに第2スイッチを開放
し、かつパルス放電時の間に第1スイッチを開放すると
ともに第2スイッチを閉じる逆バイアス制御回路とを備
えて上記目的を達成しようとするパルスガスレーザ発振
装置である。
Further, according to the present invention, the main capacitor is charged by the power supplied from the high-voltage power source, the main capacitor is discharged, the charge is supplied to the pair of main electrodes, and pulse discharge is generated between the main electrodes. In a pulsed gas laser oscillator that outputs pulsed laser light by a reverse bias power supply that applies a voltage having a polarity opposite to that of the voltage applied from the main capacitor to each main electrode between the main electrodes, the main capacitor and each main electrode, And a second switch connected between the reverse bias power supply and each of the main electrodes, a first switch closed during pulse discharge and a second switch opened, and during pulse discharge And a reverse bias control circuit that opens the first switch and closes the second switch, thereby achieving the above object.

【0011】又、本発明は、高圧電源の電力を主コンデ
ンサを通して供給されて充電され、かつ主コンデンサの
放電とともに緩慢に放電し、主コンデンサから各主電極
に印加する電圧極性とは逆極性の電圧をパルス放電時の
間に各主電極間に印加する逆バイアス印加回路を備えて
上記目的を達成しようとするパルスガスレーザ発振装置
である。
Further, according to the present invention, the electric power of the high-voltage power supply is supplied through the main capacitor to be charged, and the main capacitor is discharged slowly along with the discharge of the main capacitor, and has a polarity opposite to the voltage polarity applied from the main capacitor to each main electrode. A pulsed gas laser oscillator including a reverse bias application circuit for applying a voltage between main electrodes during pulse discharge, to achieve the above object.

【0012】[0012]

【作用】このような手段を備えたことにより、1対の主
電極間に発生する各パルス放電時の間に、先のパルス放
電を発生させる極性とは逆極性の電圧を各主電極間に印
加する。これにより、各主電極表面上の放電生成物であ
るイオンは主電極面から離れて除去される。
By providing such means, during each pulse discharge generated between the pair of main electrodes, a voltage having a polarity opposite to the polarity generating the previous pulse discharge is applied between the main electrodes. . As a result, the ions, which are discharge products on the surface of each main electrode, are removed away from the main electrode surface.

【0013】又、上記手段を備えたことにより、各主電
極間のパルス放電時に、逆バイアス制御回路により第1
スイッチを閉じるとともに第2スイッチを開放し、高圧
電源により充電された主コンデンサを放電させ、その電
荷を1対の主電極に供給し、パルス放電を発生させてパ
ルスレーザ光を出力する。一方、パルス放電時の間に、
逆バイアス制御回路により第1スイッチを開放するとと
もに第2スイッチを閉じ、各主電極に対して、パルス放
電時に印加する電圧極性とは逆極性の電圧を逆バイアス
電源から印加する。
Further, by providing the above-mentioned means, the first reverse bias control circuit is used by the reverse bias control circuit at the time of pulse discharge between the respective main electrodes.
The switch is closed and the second switch is opened, the main capacitor charged by the high voltage power source is discharged, the charge is supplied to the pair of main electrodes, pulse discharge is generated, and pulse laser light is output. On the other hand, during pulse discharge,
The first switch is opened and the second switch is closed by the reverse bias control circuit, and a voltage having a reverse polarity to the voltage polarity applied during pulse discharge is applied to each main electrode from the reverse bias power supply.

【0014】又、上記手段を備えたことにより、主コン
デンサの充電と共に、この主コンデンサを通して逆バイ
アス印加回路は充電される。そして、主コンデンサの放
電により各主電極間にパルス放電が発生し、これととも
に逆バイアス印加回路は緩慢に放電し、主コンデンサか
ら各主電極に印加する電圧極性とは逆極性の電圧を各主
電極間に印加する。
By providing the above means, the reverse bias applying circuit is charged through the main capacitor together with the charging of the main capacitor. Then, the discharge of the main capacitor causes a pulse discharge between the main electrodes, and the reverse bias applying circuit discharges slowly with this, and a voltage having a polarity opposite to the voltage polarity applied from the main capacitor to each main electrode is applied to each main electrode. Apply between electrodes.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の第1実施例について図面を参
照して説明する。なお、図6と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0016】図1はエキシマレーザに適用したパルスガ
スレーザ発振装置の構成図である。高圧電源1には、サ
イラトロン10が接続され、このサイラトロン10の導
通により主コンデンサ3に蓄積された電荷を放電するも
のとなっている。又、主コンデンサ3と主電極6との間
には、第1スイッチとしての可飽和リアクトル11が接
続されている。
FIG. 1 is a block diagram of a pulse gas laser oscillator applied to an excimer laser. A thyratron 10 is connected to the high-voltage power supply 1, and the electric charge accumulated in the main capacitor 3 is discharged by the conduction of the thyratron 10. A saturable reactor 11 as a first switch is connected between the main capacitor 3 and the main electrode 6.

【0017】さらに各主電極6、7には、第2スイッチ
としての可飽和リアクトル12を介して逆バイアス電源
13が接続されている。この逆バイアス電源13は、そ
の出力電圧が高圧電源一の出力電圧の 100分の1から10
分の1に設定され、かつ正極「+」側が主電極6に接続
され、負極「−」側が主電極7に接続されている。つま
り、この逆バイアス電源13は、主コンデンサ3から各
主電極6、7に印加する電圧極性とは逆極性の電圧を各
主電極6、7間に印加するのとなっている。一方、逆バ
イアス制御回路14は、次の各機能を有している。すな
わち、サイラトロン10のグリッドに対してトリガ信号
を供給してサイラトロン10を導通する機能、
Further, a reverse bias power source 13 is connected to each of the main electrodes 6 and 7 via a saturable reactor 12 as a second switch. The output voltage of this reverse bias power supply 13 is from 1/100 to 10 of the output voltage of the high voltage power supply 1.
The positive electrode “+” side is connected to the main electrode 6 and the negative electrode “−” side is connected to the main electrode 7. That is, the reverse bias power supply 13 applies a voltage having a polarity opposite to that of the voltage applied from the main capacitor 3 to the main electrodes 6 and 7 between the main electrodes 6 and 7. On the other hand, the reverse bias control circuit 14 has the following functions. That is, a function of supplying a trigger signal to the grid of the thyratron 10 to conduct the thyratron 10,

【0018】又、各主電極6、7間でパルス放電を発生
させる時に、一方の可飽和リアクトル11に励磁電流を
供給してオン状態とするとともに他方の可飽和リアクト
ル12への励磁電流を停止してオフ状態とし、かつパル
ス放電発生の間に一方の可飽和リアクトル11への励磁
電流を停止してオフ状態とするとともに他方の可飽和リ
アクトル12に励磁電流を供給してオン状態とする機能
を有している。次に上記の如く構成された装置の作用に
ついて説明する。
When a pulse discharge is generated between the main electrodes 6 and 7, an exciting current is supplied to one saturable reactor 11 to turn it on and the exciting current to the other saturable reactor 12 is stopped. Function to stop the exciting current to one of the saturable reactors 11 to turn it off during the generation of the pulse discharge and supply the exciting current to the other saturable reactor 12 to turn it on. have. Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.

【0019】各主電極6、7の間でパルス放電を発生さ
せる前の初期状態において、逆バイアス制御回路14
は、一方の可飽和リアクトル11に励磁電流を供給して
オン状態とし、かつ他方の可飽和リアクトル12への励
磁電流を停止してオフ状態とする。
In the initial state before the pulse discharge is generated between the main electrodes 6 and 7, the reverse bias control circuit 14
Supplies an exciting current to one saturable reactor 11 to turn it on, and stops an exciting current to the other saturable reactor 12 to put it off.

【0020】主コンデンサ3には、高圧電源1から電力
の供給を受けて充電され、主コンデンサ3は過飽和リア
クトル11がオフでも充電されている。このとき、主コ
ンデンサ3における充電電圧の極性は、高圧電源1側が
正極「+」となり、主電極6側が負極「−」となる。
The main capacitor 3 is charged by being supplied with electric power from the high voltage power source 1, and the main capacitor 3 is charged even when the supersaturated reactor 11 is off. At this time, as for the polarity of the charging voltage in the main capacitor 3, the high voltage power supply 1 side has a positive electrode “+” and the main electrode 6 side has a negative electrode “−”.

【0021】ここで、逆バイアス制御回路14からサイ
ラトロン10のグリッドに対してトリガ信号が供給され
ると、このサイラトロン10は導通し、主コンデンサ3
に蓄積された電荷は放電して各主電極6、7間に移行す
る。
When the reverse bias control circuit 14 supplies a trigger signal to the grid of the thyratron 10, the thyratron 10 becomes conductive and the main capacitor 3
The electric charge stored in is discharged and transferred between the main electrodes 6 and 7.

【0022】この電荷の移行により、予備電離電極8に
も電荷が供給され、この予備電離電極8において予備電
離が発生する。この後に各主電極6、7間の印加電圧が
所定電圧に達すると、これら主電極6、7間にパルス放
電が発生する。このときの各主電極6、7間に印加され
る電圧の極性は、主電極6が負極「−」であり、主電極
7が「+」であり、その電圧波形は図2に示す如くであ
る。このパルス放電発生によりパルスレーザ光が出力さ
れる。
Due to this transfer of electric charges, electric charges are also supplied to the preionization electrode 8, and preionization occurs in the preionization electrode 8. After that, when the applied voltage between the main electrodes 6 and 7 reaches a predetermined voltage, pulse discharge occurs between the main electrodes 6 and 7. At this time, the polarities of the voltages applied between the main electrodes 6 and 7 are that the main electrode 6 is the negative electrode “−” and the main electrode 7 is the “+”, and the voltage waveform is as shown in FIG. is there. A pulsed laser beam is output by the generation of this pulsed discharge.

【0023】このパルス放電発生の後、逆バイアス制御
回路14は、一方の可飽和リアクトル11への励磁電流
を停止してオフ状態とし、これと共に他方の可飽和リア
クトル12に励磁電流を供給してオン状態とする。
After the occurrence of this pulse discharge, the reverse bias control circuit 14 stops the exciting current to one saturable reactor 11 to turn it off, and supplies the exciting current to the other saturable reactor 12 at the same time. Turn on.

【0024】この可飽和リアクトル12がオン状態とな
ると、逆バイアス電源13の電力が各主電極6、7の間
に供給される。この場合、各主電極6、7の間に供給さ
れる電圧の極性は、図2に示すように主電極6側が正極
「+」となり、主電極7側が負極「−」となる。つま
り、パルス放電発生時における各主電極6、7間の極性
とは、逆極性となる。このように各主電極6、7間に逆
極性の電圧が供給されると、各主電極6、7の表面上の
放電生成物は、その極性の反発により各主電極6、7か
ら離れる。
When the saturable reactor 12 is turned on, the electric power of the reverse bias power source 13 is supplied between the main electrodes 6 and 7. In this case, the polarities of the voltages supplied between the main electrodes 6 and 7 are such that the main electrode 6 side has a positive electrode “+” and the main electrode 7 side has a negative electrode “−” as shown in FIG. That is, the polarity is opposite to the polarity between the main electrodes 6 and 7 when the pulse discharge is generated. When a voltage of opposite polarity is supplied between the main electrodes 6 and 7 in this manner, the discharge products on the surface of each of the main electrodes 6 and 7 separate from each of the main electrodes 6 and 7 due to the repulsion of the polarity.

【0025】すなわち、パルス放電の発生時、図3(a)
に示すように主電極6には負極「−」が印加されると共
に主電極7には正極「+」が印加され、電子(−e)が
主電極6から主電極7に向かう。なお、「+」は正の荷
電粒子を示し、「−」は負の荷電粒子を示す。
That is, when a pulse discharge is generated, as shown in FIG.
As shown in, the negative electrode “−” is applied to the main electrode 6 and the positive electrode “+” is applied to the main electrode 7, and the electrons (−e) are directed from the main electrode 6 to the main electrode 7. In addition, "+" shows a positively charged particle and "-" shows a negatively charged particle.

【0026】次にパルス放電が終了すると、同図(b) に
示すようにガスの循環により正負の荷電粒子は除去され
ると共に放電生成物(中性生成物)「m」も除去され
る。しかし、各主電極6、7の表面上の各正負の荷電粒
子は、残留イオンとして残る。
Next, when the pulse discharge is completed, positive and negative charged particles are removed and the discharge product (neutral product) "m" is also removed by the gas circulation as shown in FIG. However, each positive and negative charged particle on the surface of each main electrode 6, 7 remains as a residual ion.

【0027】ところが、各主電極6、7には、パルス放
電発生時とは逆極性の電圧が印加されると、同図(c) に
示すように各主電極6、7の表面上の各正負の荷電粒子
はその表面から離れ、ガスの流れにより除去される。つ
まり、各主電極6、7の表面上ではガス流速が「0」で
あり、残留イオンは除去されないが、これら主電極6、
7の表面から離れてガス流速の速い領域に入るので、残
留イオンは除去される。
However, when a voltage having a polarity opposite to that when the pulse discharge is generated is applied to each of the main electrodes 6 and 7, as shown in FIG. The positive and negative charged particles leave their surface and are removed by the gas flow. That is, the gas flow velocity is “0” on the surface of each of the main electrodes 6 and 7, and residual ions are not removed, but these main electrodes 6 and 7 are not removed.
The residual ions are removed because they enter the region where the gas flow velocity is high apart from the surface of 7.

【0028】この後、再び逆バイアス制御回路14は、
一方の可飽和リアクトル11に励磁電流を供給してオン
状態とし、これと共に他方の可飽和リアクトル12への
励磁電流を停止してオフ状態とする。以上の動作が繰り
返されることにより高繰り返し数でパルスレーザ光が出
力される。
After that, the reverse bias control circuit 14 again
An exciting current is supplied to one saturable reactor 11 to turn it on, and at the same time, an exciting current to the other saturable reactor 12 is stopped to turn it off. By repeating the above operation, pulsed laser light is output at a high repetition rate.

【0029】このように上記第1実施例においては、各
主電極6、7間のパルス放電発生に応じて各可飽和リア
トル11、12をオン・オフ制御し、パルス放電発生の
間に、パルス放電時に印加する電圧極性とは逆極性の電
圧を各主電極6、7間に印加するようにしたので、各主
電極6、7間のパルス放電発生による各種イオンのうち
特に各主電極6、7の表面上のイオンを、引き離して排
出できる。これにより、次のパルス放電発生に影響を与
えることがなく、高繰り返し数でかつ安定してパルスレ
ーザ光を出力できる。この結果、高繰り返しで高い平均
出力のパルスレーザが得られる。
As described above, in the first embodiment, the saturable reactors 11 and 12 are on / off controlled according to the generation of the pulse discharge between the main electrodes 6 and 7, and the pulse is generated during the generation of the pulse discharge. Since a voltage having a polarity opposite to the voltage polarity applied at the time of discharge is applied between the main electrodes 6 and 7, in particular, among the various ions generated by the pulse discharge generation between the main electrodes 6 and 7, Ions on the surface of 7 can be pulled apart and ejected. As a result, it is possible to stably output the pulsed laser light with a high repetition rate without affecting the occurrence of the next pulsed discharge. As a result, a pulse laser with high repetition rate and high average output can be obtained.

【0030】この場合、各パルス放電発生の間隔は、例
えば繰り返し周期5 kHzで 200μsであり、パルス放
電のパルス幅( 100ns)よりも非常に長く2000倍とな
り、各パルス放電発生の間隔に充分に逆極性の電圧を印
加できる。
In this case, the interval of each pulse discharge occurrence is, for example, 200 μs at a repetition cycle of 5 kHz, which is 2000 times, which is much longer than the pulse width (100 ns) of the pulse discharge, which is sufficient for each pulse discharge occurrence interval. A reverse polarity voltage can be applied.

【0031】又、各主電極6、7の表面上からイオンを
引き離すので、ガス流速度を速くしなくてもよく、ファ
ンやそのモータを小形化でき、かつその消費電力を少な
くできる。次に本発明の第2実施例について図4の構成
図を参照して説明する。なお、図6と同一部分には同一
符号を付してその詳しい説明は省略する。
Further, since the ions are separated from the surface of each of the main electrodes 6 and 7, it is not necessary to increase the gas flow velocity, the fan and its motor can be downsized, and the power consumption thereof can be reduced. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the configuration diagram of FIG. The same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0032】高圧電源1には、主コンデンサ3を介して
逆バイアス印加回路20が接続されている。この逆バイ
アス印加回路20は、高圧電源1の電力が主コンデンサ
3を通して供給されることにより充電され、かつサイラ
トロン2の導通により緩慢に放電し、主コンデンサ3か
ら各主電極6、7に印加する電圧極性とは逆極性の電圧
を各主電極6、7間に印加する機能を有している。
A reverse bias applying circuit 20 is connected to the high voltage power source 1 via a main capacitor 3. The reverse bias applying circuit 20 is charged by the power of the high-voltage power supply 1 being supplied through the main capacitor 3, and is slowly discharged by conduction of the thyratron 2, and is applied from the main capacitor 3 to each of the main electrodes 6 and 7. It has a function of applying a voltage having a polarity opposite to that of the voltage polarity between the main electrodes 6 and 7.

【0033】具体的には、充電用コイル21及びバイア
ス用コンデンサ22の直列回路から構成されている。こ
こで、バイアス用コンデンサ22の容量は、主コンデン
サ3及びピーキングコンデンサ9の容量の10分の1程
度であり、この容量を大きくすると損失が大きくなる。
Specifically, it is composed of a series circuit of a charging coil 21 and a bias capacitor 22. Here, the capacity of the bias capacitor 22 is about 1/10 of the capacity of the main capacitor 3 and the peaking capacitor 9, and the loss becomes large when the capacity is increased.

【0034】かかる構成であれば、サイラトロン2が非
導通の状態に、主コンデンサ3は、高圧電源1から電力
の供給を受けて充電される。このとき、主コンデンサ3
における充電電圧の極性は、高圧電源1側が正極「+」
となり、主電極6側が負極「−」となる。
With such a configuration, the main capacitor 3 is charged with power supplied from the high voltage power supply 1 while the thyratron 2 is in a non-conductive state. At this time, the main capacitor 3
The polarity of the charging voltage at the high voltage power source 1 side is positive "+"
And the main electrode 6 side becomes the negative electrode “−”.

【0035】これと共に、バイアス用コンデンサ22
は、高圧電源1から主コンデンサ3及び充電用コイル2
1を通して電力の供給を受けて充電される。この場合、
バイアス用コンデンサ22の充電極性は、主コンデンサ
3側が正極「+」となる。
Along with this, the bias capacitor 22
Is the high voltage power supply 1 to the main capacitor 3 and the charging coil 2
It is charged by receiving the power supply through 1. in this case,
Regarding the charging polarity of the bias capacitor 22, the main capacitor 3 side has a positive electrode “+”.

【0036】ここで、サイラトロン10のグリッドにト
リガ信号が供給され、このサイラトロン10が導通する
と、主コンデンサ3に蓄積された電荷は放電し、各主電
極6、7間に移行する。
Here, when a trigger signal is supplied to the grid of the thyratron 10 and the thyratron 10 becomes conductive, the electric charge accumulated in the main capacitor 3 is discharged and is transferred between the main electrodes 6 and 7.

【0037】この電荷の移行により、上記同様に予備電
離電極8にも電荷が供給され、この予備電離電極8にお
いて予備電離が発生する。この後に各主電極6、7間の
印加電圧が所定電圧に達すると、これら主電極6、7間
にパルス放電が発生する。このときの各主電極6、7間
に印加される電圧波形は図5に示す如くである。このパ
ルス放電発生によりパルスレーザ光が出力される。
Due to the transfer of the charges, the charges are also supplied to the preionization electrode 8 in the same manner as described above, and preionization occurs in the preionization electrode 8. After that, when the applied voltage between the main electrodes 6 and 7 reaches a predetermined voltage, pulse discharge occurs between the main electrodes 6 and 7. The voltage waveform applied between the main electrodes 6 and 7 at this time is as shown in FIG. A pulsed laser beam is output by the generation of this pulsed discharge.

【0038】一方、サイラトロン2の導通によりバイア
ス用コンデンサ22に蓄積された電荷が放電し、これが
充電用コイル21を通して各主電極6、7の間に供給さ
れる。この場合、充電用コイル21は大きな値(数百μ
H)に設定されているため、その放電は緩慢に行われ
る。
On the other hand, the charge accumulated in the bias capacitor 22 is discharged by the conduction of the thyratron 2, and the charge is supplied between the main electrodes 6 and 7 through the charging coil 21. In this case, the charging coil 21 has a large value (several hundred μ
Since it is set to H), the discharge is performed slowly.

【0039】この緩慢な放電により各主電極6、7の間
には、パルス放電発生時とは逆極性の電圧、つまり主電
極6側に正極「−」が印加され、主電極7側に負極
「−」が印加される。従って、パルス放電発生の後、図
5の電圧波形図に示すように各主電極6、7間には、パ
ルス放電発生時とは逆極性の電圧が印加される。これに
より、図3(c) に示すように各主電極6、7の表面上の
各正負のイオンはその表面から離れ、ガスの流れにより
除去される。
Due to this slow discharge, a voltage having a polarity opposite to that at the time of the occurrence of pulse discharge, that is, a positive electrode “−” is applied to the main electrode 6 side and a negative electrode is applied to the main electrode 7 side between the main electrodes 6 and 7. "-" Is applied. Therefore, after the pulse discharge is generated, as shown in the voltage waveform diagram of FIG. 5, a voltage having the opposite polarity to that at the time of the pulse discharge generation is applied between the main electrodes 6 and 7. As a result, as shown in FIG. 3C, the positive and negative ions on the surfaces of the main electrodes 6 and 7 are separated from the surfaces and are removed by the gas flow.

【0040】このように上記第2実施例においては、上
記第1実施例と同様の効果を奏することができる。この
場合、逆バイアス印加回路20を接続することにより、
1つの高圧電源1及び1つのサイラトロン2によって簡
単な回路構成で実現できる。なお、本発明は上記各実施
例に限定されるものでなくその要旨を変更しない範囲で
変形してもよい。
As described above, in the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In this case, by connecting the reverse bias application circuit 20,
It can be realized with a simple circuit configuration by one high-voltage power supply 1 and one thyratron 2. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and may be modified within the scope of the invention.

【0041】例えば、サイラトロン10に限らず、ギャ
ップスイッチや半導体スイッチを用いてもよく、又、予
備電離を行うものとして、ピン電極8を用いたUVスパ
ーク放電方式に限らず、コロナ方式、X線方式を用いて
もよい。
For example, not only the thyratron 10, but also a gap switch or a semiconductor switch may be used, and the preionization is not limited to the UV spark discharge method using the pin electrode 8, but also the corona method, the X-ray method. A method may be used.

【0042】又、各主電極6、7のうち主電極6に極性
「−」、主電極7に極性「+」を印加するのでなく、逆
に主電極6に極性「+」、主電極7に極性「−」を印加
する場合にも適用できる。
Further, of the respective main electrodes 6 and 7, the polarity "-" is applied to the main electrode 6 and the polarity "+" is not applied to the main electrode 7, but the polarity "+" is applied to the main electrode 6 and the main electrode 7 is reversed. It can also be applied to the case where a polarity "-" is applied.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、パ
ルスレーザの発振を高繰り返しにしても、放電で生成し
た各主電極間のイオンを除去でき、安定してパルスレー
ザ光を出力できるパルスガスレーザ発振方法及びその装
置を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, even if the oscillation of the pulse laser is highly repeated, the ions generated by the discharge between the main electrodes can be removed, and the pulse laser light can be stably output. It is possible to provide a pulsed gas laser oscillation method and an apparatus therefor.

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

【図1】本発明に係わるパルスガスレーザ発振装置の第
1実施例を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a pulse gas laser oscillator according to the present invention.

【図2】同装置における主電極間に印加される電圧波形
図。
FIG. 2 is a voltage waveform diagram applied between main electrodes in the device.

【図3】同装置による残留イオンの排出作用を示す図。FIG. 3 is a diagram showing the action of ejecting residual ions by the apparatus.

【図4】本発明に係わるパルスガスレーザ発振装置の第
2実施例を示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of a pulse gas laser oscillator according to the present invention.

【図5】同装置における主電極間に印加される電圧波形
図。
FIG. 5 is a voltage waveform diagram applied between main electrodes in the device.

【図6】従来装置の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional device.

【図7】同装置における主電極間に印加される電圧波形
図。
FIG. 7 is a voltage waveform diagram applied between main electrodes in the same device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…高圧電源、3…主コンデンサ、4…充電用コイル、
5…チャンバ、6,7…主電極、8…予備電離電極、9
…ピーキングコンデンサ、10…サイラトロン、11,
12…可飽和リアクトル、13…逆バイアス電源、14
…逆バイアス制御回路、20…逆バイアス印加回路、2
1…充電用コイル、22…バイアス用コンデンサ。
1 ... High-voltage power supply, 3 ... Main capacitor, 4 ... Charging coil,
5 ... Chamber, 6, 7 ... Main electrode, 8 ... Pre-ionization electrode, 9
... peaking capacitor, 10 ... thyratron, 11,
12 ... Saturable reactor, 13 ... Reverse bias power supply, 14
... reverse bias control circuit, 20 ... reverse bias application circuit, 2
1 ... Charging coil, 22 ... Biasing capacitor.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1対の主電極間に連続してパルス放電を
発生してパルスレーザ光を出力するパルスガスレーザ発
振方法において、 前記パルス放電時の間に、先のパルス放電を発生させる
極性とは逆極性の電圧を前記各主電極間に印加すること
を特徴とするパルスガスレーザ発振方法。
1. A pulse gas laser oscillation method for continuously generating pulsed discharge between a pair of main electrodes to output pulsed laser light, the polarity of which is opposite to that of the preceding pulsed discharge during the pulsed discharge. A pulsed gas laser oscillation method characterized in that a voltage having a polarity is applied between the respective main electrodes.
【請求項2】 高圧電源の供給電力により主コンデンサ
を充電し、この主コンデンサを放電させてその電荷を1
対の主電極に供給し、パルス放電を発生させてパルスレ
ーザ光を出力するパルスガスレーザ発振装置において、 前記主コンデンサから前記各主電極に印加する電圧極性
とは逆極性の電圧を前記各主電極間に印加する逆バイア
ス電源と、前記主コンデンサと前記各主電極との間に接
続された第1スイッチと、前記逆バイアス電源と前記各
主電極との間に接続された第2スイッチと、前記パルス
放電時に前記第1スイッチを閉じるとともに前記第2ス
イッチを開放し、かつ前記パルス放電時の間に前記第1
スイッチを開放するとともに前記第2スイッチを閉じる
逆バイアス制御回路とを具備したことを特徴とするパル
スガスレーザ発振装置。
2. The main capacitor is charged by the power supplied from the high-voltage power source, and the main capacitor is discharged to reduce its charge to 1
In a pulse gas laser oscillation device that supplies pulsed laser light by supplying pulsed discharge to a pair of main electrodes, a voltage having a polarity opposite to the voltage polarity applied from the main capacitor to each main electrode is applied to each main electrode. A reverse bias power source applied between, a first switch connected between the main capacitor and each of the main electrodes, a second switch connected between the reverse bias power source and each of the main electrodes, The first switch is closed and the second switch is opened during the pulse discharge, and the first switch is opened during the pulse discharge.
And a reverse bias control circuit for opening the switch and closing the second switch.
【請求項3】 高圧電源の供給電力により主コンデンサ
を充電し、この主コンデンサを放電させてその電荷を1
対の主電極に供給し、パルス放電を発生させてパルスレ
ーザ光を出力するパルスガスレーザ発振装置において、 前記高圧電源の電力が前記主コンデンサを通して供給さ
れて充電され、かつ前記主コンデンサの放電とともに緩
慢に放電し、前記主コンデンサから前記各主電極に印加
する電圧極性とは逆極性の電圧をぜなくパルス放電時の
間に前記各主電極間に印加する逆バイアス印加回路を備
えたことを特徴とするパルスガスレーザ発振装置。
3. The main capacitor is charged by the power supplied from the high-voltage power supply, and the main capacitor is discharged to reduce its charge to 1
In a pulse gas laser oscillator that supplies a pair of main electrodes to generate a pulse discharge to output a pulse laser beam, the high-voltage power supply is supplied through the main capacitor to be charged, and the main capacitor slowly discharges. And a reverse bias applying circuit for applying a voltage having a polarity opposite to that of a voltage applied from the main capacitor to the respective main electrodes during the pulse discharge to each of the main electrodes. Pulse gas laser oscillator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1297594A1 (en) * 2000-06-09 2003-04-02 Cymer, Inc. Gas discharge laser long life electrodes
US6693938B1 (en) * 2000-09-08 2004-02-17 Komatsu Ltd. Discharge circuit for pulsed laser

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