JPH06310787A - 進行波型レーザ装置 - Google Patents
進行波型レーザ装置Info
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- JPH06310787A JPH06310787A JP9733793A JP9733793A JPH06310787A JP H06310787 A JPH06310787 A JP H06310787A JP 9733793 A JP9733793 A JP 9733793A JP 9733793 A JP9733793 A JP 9733793A JP H06310787 A JPH06310787 A JP H06310787A
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- laser device
- traveling
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Abstract
(57)【要約】
【構成】レーザ光路に沿って電極が分割されるとともに
それぞれの電極２８ａ，２８ｂ，…，２８ｆに１個ない
し複数個のパルス電圧発生器１３ａ，１３ｂ…，１３ｆ
が接続される。そして、このパルス電圧発生器１３ａ，
１３ｂ，…，１３ｆから電圧が出力される時刻を調整す
るためのタイミング調整器１４が設けられる。パルス電
圧発生器１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆに磁気パルス圧縮
回路を用いるとともに、タイミング調整器として磁気パ
ルス圧縮回路中の可飽和リアクトルのリセット回路を用
いる。 【効果】大体積の気体レーザ媒質を進行波状に一様に放
電できるので、レーザ光を高効率・高出力化できる。
それぞれの電極２８ａ，２８ｂ，…，２８ｆに１個ない
し複数個のパルス電圧発生器１３ａ，１３ｂ…，１３ｆ
が接続される。そして、このパルス電圧発生器１３ａ，
１３ｂ，…，１３ｆから電圧が出力される時刻を調整す
るためのタイミング調整器１４が設けられる。パルス電
圧発生器１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆに磁気パルス圧縮
回路を用いるとともに、タイミング調整器として磁気パ
ルス圧縮回路中の可飽和リアクトルのリセット回路を用
いる。 【効果】大体積の気体レーザ媒質を進行波状に一様に放
電できるので、レーザ光を高効率・高出力化できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパルスガスレーザに係
り、特に、窒素レーザ，水素レーザなどの進行波型レー
ザ装置に関する。
り、特に、窒素レーザ，水素レーザなどの進行波型レー
ザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒素レーザや水素レーザでは、ディー・
エイ・レオナルド アプライド フィジックス レター
ズ ４頁５巻１９６５（D.A.Leonard、APPLIED PHYSICS
LETTERS，４頁，７巻，１９６５年，「SATURATION OF T
HE MOLECULAR NITROGENSECOND POSITIVE LASER TRANSIT
ION」）や、イーイーベルグマン アプライドフィジッ
クス レターズ ８４頁 １５巻 １９７６（E.E.Berg
mann著、APPLIED PHYSICS LETTERS、８４頁、１５巻、
１９７６年、「uv TEA laser with760− Torr N2」）
に記載の構成が用いられてきた。たとえば、前者構成で
は、電極が直線状の光路に沿って分割され、各電極にそ
れぞれ異なる長さの同軸ケーブルが接続される。そし
て、これらの同軸ケーブルは同一のギャップスイッチを
介しコンデンサの一方の端子に接続される。コンデンサ
の他方の端子は接地される。また、充電電源はコンデン
サとギャップスイッチの接続点に接続される。また、後
者の文献に記載の構成では、二つの平板状コンデンサが
それぞれレーザ放電管の陰極と陽極に接続され、一方の
平板状コンデンサの端部と接地点の間にギャップスイッ
チが接続される。また、この二つの平板状コンデンサに
は充電電源が接続される。
エイ・レオナルド アプライド フィジックス レター
ズ ４頁５巻１９６５（D.A.Leonard、APPLIED PHYSICS
LETTERS，４頁，７巻，１９６５年，「SATURATION OF T
HE MOLECULAR NITROGENSECOND POSITIVE LASER TRANSIT
ION」）や、イーイーベルグマン アプライドフィジッ
クス レターズ ８４頁 １５巻 １９７６（E.E.Berg
mann著、APPLIED PHYSICS LETTERS、８４頁、１５巻、
１９７６年、「uv TEA laser with760− Torr N2」）
に記載の構成が用いられてきた。たとえば、前者構成で
は、電極が直線状の光路に沿って分割され、各電極にそ
れぞれ異なる長さの同軸ケーブルが接続される。そし
て、これらの同軸ケーブルは同一のギャップスイッチを
介しコンデンサの一方の端子に接続される。コンデンサ
の他方の端子は接地される。また、充電電源はコンデン
サとギャップスイッチの接続点に接続される。また、後
者の文献に記載の構成では、二つの平板状コンデンサが
それぞれレーザ放電管の陰極と陽極に接続され、一方の
平板状コンデンサの端部と接地点の間にギャップスイッ
チが接続される。また、この二つの平板状コンデンサに
は充電電源が接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、一
旦、電極間でグロー放電が始まると、コンデンサに蓄え
られた電荷はインダクタンスを介して進行波型放電の前
半の放電部に流れ込もうとするので、進行波型放電の後
半の放電部に十分なエネルギを注入できない。したがっ
て、放電体積を大きくしても、レーザ出力を有効に増大
させることができなかった。
旦、電極間でグロー放電が始まると、コンデンサに蓄え
られた電荷はインダクタンスを介して進行波型放電の前
半の放電部に流れ込もうとするので、進行波型放電の後
半の放電部に十分なエネルギを注入できない。したがっ
て、放電体積を大きくしても、レーザ出力を有効に増大
させることができなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では以下の手段を設けた。すなわち、レーザ
光の光路に沿って電極を分割すると同時に、分割された
前記各電極にそれぞれ１個ないし複数個のパルス電圧発
生器を接続した。また、これらのパルス電圧発生器から
発生するパルス電圧の発生時刻を制御できる手段を備え
た。前記パルス電圧発生器を磁気パルス圧縮回路とし
た。可飽和リアクトルの代わりにダイオードを用いた。
各電極の放電開始時刻をレーザ光の進行方向に向かって
順番に0.1ns〜３ns毎ずらす運転方法を用いた。前記パ
ルス電圧発生器から発生するパルス電圧の発生時刻を制
御する手段として、前記磁気パルス圧縮回路を構成する
可飽和リアクトルに、２次巻線とリアクトルと電源より
構成されるリセット回路を設けた。分割された前記各電
極から出射したレーザ光を反射させ、次の電極間に導く
ための反射鏡を備えた。
に、本発明では以下の手段を設けた。すなわち、レーザ
光の光路に沿って電極を分割すると同時に、分割された
前記各電極にそれぞれ１個ないし複数個のパルス電圧発
生器を接続した。また、これらのパルス電圧発生器から
発生するパルス電圧の発生時刻を制御できる手段を備え
た。前記パルス電圧発生器を磁気パルス圧縮回路とし
た。可飽和リアクトルの代わりにダイオードを用いた。
各電極の放電開始時刻をレーザ光の進行方向に向かって
順番に0.1ns〜３ns毎ずらす運転方法を用いた。前記パ
ルス電圧発生器から発生するパルス電圧の発生時刻を制
御する手段として、前記磁気パルス圧縮回路を構成する
可飽和リアクトルに、２次巻線とリアクトルと電源より
構成されるリセット回路を設けた。分割された前記各電
極から出射したレーザ光を反射させ、次の電極間に導く
ための反射鏡を備えた。
【０００５】
【作用】分割されたそれぞれの電極に、互いに独立して
エネルギを注入できるので、放電体積の増大によって、
レーザ光を効率を低下させること無く高出力化できる。
磁気パルス圧縮回路を用いることにより、レーザ装置を
小型化・高信頼性化できる。反射鏡を設けることにより
レーザ装置を小型化できる。
エネルギを注入できるので、放電体積の増大によって、
レーザ光を効率を低下させること無く高出力化できる。
磁気パルス圧縮回路を用いることにより、レーザ装置を
小型化・高信頼性化できる。反射鏡を設けることにより
レーザ装置を小型化できる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を公知例と比較しなが
ら図面を参照して説明する。図６，図７は公知例の窒素
レーザ装置である。まず、図６の公知例の構成について
説明する。一方の電極が６ａ，６ｂ，…６ｇの様に絶縁
物３８ａ，３８ｂ，…，３８ｆを介して、レーザ光の光
路に沿って分割され、各電極にはそれぞれ異なる長さの
同軸ケーブル７ａ，７ｂ，…７ｇが接続される。他方の
電極４は接地される。そして、これらの同軸ケーブル７
ａ，７ｂ，…７ｇの他方の端子は同一のギャップスイッ
チ１の一方の端子に接続され、このギャップスイッチの
他方の端子はコンデンサ２の一方の端子と充電電源３の
接続点に接続される。このコンデンサ２の他方の端子は
接地される。次に図６の公知例の動作について説明す
る。充電電源３によりコンデンサ２が充電される。次に
ギャップスイッチ１がオンされると、コンデンサ２に蓄
えられたエネルギは同軸ケーブル７ａ，７ｂ，…，７ｇ
に移行する。そして同時に電極６ａ，６ｂ，…，６ｇに
電圧が印加され、各電極で放電が開始する。この時、各
同軸ケーブルの長さを７ａ，７ｂ，…，７ｇの順に適切
に長くすることにより、各電極６ａ、６ｂ、…、６ｇを
次々に時間差をつけて放電させ、レーザ媒質の励起をレ
ーザ光の進行に一致させることができる。窒素レーザや
水素レーザのパルス幅は数nsであるので、共振器内でレ
ーザ光を往復反射させることにより、レーザ光を大出力
化することが難しい。したがって図６に示すような進行
波状の放電を用いた方がレーザ光の高出力化には有効で
ある。ところが、図６の方式では、例えば、電極６ａで
放電が始まると同軸ケーブル７ｂに蓄えられたエネルギ
が電極６ａに流れ込んでしまう。このため後に放電する
電極の印加電圧が減少してしまう。したがってレーザ光
のエネルギは放電体積の増加に比例しない。
ら図面を参照して説明する。図６，図７は公知例の窒素
レーザ装置である。まず、図６の公知例の構成について
説明する。一方の電極が６ａ，６ｂ，…６ｇの様に絶縁
物３８ａ，３８ｂ，…，３８ｆを介して、レーザ光の光
路に沿って分割され、各電極にはそれぞれ異なる長さの
同軸ケーブル７ａ，７ｂ，…７ｇが接続される。他方の
電極４は接地される。そして、これらの同軸ケーブル７
ａ，７ｂ，…７ｇの他方の端子は同一のギャップスイッ
チ１の一方の端子に接続され、このギャップスイッチの
他方の端子はコンデンサ２の一方の端子と充電電源３の
接続点に接続される。このコンデンサ２の他方の端子は
接地される。次に図６の公知例の動作について説明す
る。充電電源３によりコンデンサ２が充電される。次に
ギャップスイッチ１がオンされると、コンデンサ２に蓄
えられたエネルギは同軸ケーブル７ａ，７ｂ，…，７ｇ
に移行する。そして同時に電極６ａ，６ｂ，…，６ｇに
電圧が印加され、各電極で放電が開始する。この時、各
同軸ケーブルの長さを７ａ，７ｂ，…，７ｇの順に適切
に長くすることにより、各電極６ａ、６ｂ、…、６ｇを
次々に時間差をつけて放電させ、レーザ媒質の励起をレ
ーザ光の進行に一致させることができる。窒素レーザや
水素レーザのパルス幅は数nsであるので、共振器内でレ
ーザ光を往復反射させることにより、レーザ光を大出力
化することが難しい。したがって図６に示すような進行
波状の放電を用いた方がレーザ光の高出力化には有効で
ある。ところが、図６の方式では、例えば、電極６ａで
放電が始まると同軸ケーブル７ｂに蓄えられたエネルギ
が電極６ａに流れ込んでしまう。このため後に放電する
電極の印加電圧が減少してしまう。したがってレーザ光
のエネルギは放電体積の増加に比例しない。
【０００７】次に図７の公知例の構成について説明す
る。二つの平板状導体８ａ，８ｂと接地された平板状導
体３４で絶縁誘電シート３３をはさみ、二つの平板状コ
ンデンサを形成している。そして平板状導体８ａ，８ｂ
はそれぞれ電極９と電極１０に接続されるとともに、平
板状コンデンサ８ｂの端部にギャップスイッチ１が接続
される。また、二つの平板状導体８ａ，８ｂは抵抗１１
を通してお互いに接続され平板状導体８ａと抵抗１１の
接続点には充電電源３が接続される。次に図７の公知例
の動作について説明する。充電電源３により二つの平板
状コンデンサが充電される。次にギャップスイッチ１が
オンされると、平板状導体８ｂのコンデンサに蓄えられ
た電荷はギャップスイッチ１の近傍より徐々に反転し、
反転電圧は進行波状に進むことになる。したがって電極
９と１０の間には充電電圧の２倍の電圧が端部から徐々
に印加されることになるので、図６の場合と同様に進行
波状の放電が発生する。ところが図７も、一旦、放電が
始まると、平板状導体８ｂのコンデンサに蓄えられた電
荷全体は放電部に流れ込もうとするので、後の方に放電
する部分の電極間には充電電圧の２倍の電圧が印加され
ない。したがって図６の場合と同じ様に、レーザ光出力
エネルギは放電体積の増加に比例しない。
る。二つの平板状導体８ａ，８ｂと接地された平板状導
体３４で絶縁誘電シート３３をはさみ、二つの平板状コ
ンデンサを形成している。そして平板状導体８ａ，８ｂ
はそれぞれ電極９と電極１０に接続されるとともに、平
板状コンデンサ８ｂの端部にギャップスイッチ１が接続
される。また、二つの平板状導体８ａ，８ｂは抵抗１１
を通してお互いに接続され平板状導体８ａと抵抗１１の
接続点には充電電源３が接続される。次に図７の公知例
の動作について説明する。充電電源３により二つの平板
状コンデンサが充電される。次にギャップスイッチ１が
オンされると、平板状導体８ｂのコンデンサに蓄えられ
た電荷はギャップスイッチ１の近傍より徐々に反転し、
反転電圧は進行波状に進むことになる。したがって電極
９と１０の間には充電電圧の２倍の電圧が端部から徐々
に印加されることになるので、図６の場合と同様に進行
波状の放電が発生する。ところが図７も、一旦、放電が
始まると、平板状導体８ｂのコンデンサに蓄えられた電
荷全体は放電部に流れ込もうとするので、後の方に放電
する部分の電極間には充電電圧の２倍の電圧が印加され
ない。したがって図６の場合と同じ様に、レーザ光出力
エネルギは放電体積の増加に比例しない。
【０００８】図１はこれらの問題点を解決するために考
案した本発明の第１実施例の進行波型レーザ装置の構成
図である。電極は１１ａ，１１ｂ，…１１ｆ,１２ａ,１
２ｂ，…１２ｆの様にレーザ光の光路に沿って分割さ
れ、それぞれの電極には１個ないし複数個のパルス電圧
発生器１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆが接続される。ま
た、一方の端部には反射鏡１５が設けられている。ま
た、それぞれのパルス電圧発生器１３ａ，１３ｂ，…，
１３ｆにはパルス電圧の発生時刻を調整するためのタイ
ミング調整器１４が接続される。このように各電極ごと
に独立したパルス電圧発生器を用いることにより、電圧
を低下させることなく、次々と各電極でグロー放電を行
うことができる。また、パルス電圧発生器にタイミング
調整器１４を備えることにより、レーザ光出力及び効率
が最大になるように、反射鏡１５の側の電極から他方の
端部の電極に向かって次々に進行波状の放電を発生させ
ることができる。また、一つの電極に複数のパルス電圧
発生器を接続すれば、反射鏡１５と出力鏡１６の間で進
行波状の放電を往復させながら、レーザ光出力を増大さ
せることができる。
案した本発明の第１実施例の進行波型レーザ装置の構成
図である。電極は１１ａ，１１ｂ，…１１ｆ,１２ａ,１
２ｂ，…１２ｆの様にレーザ光の光路に沿って分割さ
れ、それぞれの電極には１個ないし複数個のパルス電圧
発生器１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆが接続される。ま
た、一方の端部には反射鏡１５が設けられている。ま
た、それぞれのパルス電圧発生器１３ａ，１３ｂ，…，
１３ｆにはパルス電圧の発生時刻を調整するためのタイ
ミング調整器１４が接続される。このように各電極ごと
に独立したパルス電圧発生器を用いることにより、電圧
を低下させることなく、次々と各電極でグロー放電を行
うことができる。また、パルス電圧発生器にタイミング
調整器１４を備えることにより、レーザ光出力及び効率
が最大になるように、反射鏡１５の側の電極から他方の
端部の電極に向かって次々に進行波状の放電を発生させ
ることができる。また、一つの電極に複数のパルス電圧
発生器を接続すれば、反射鏡１５と出力鏡１６の間で進
行波状の放電を往復させながら、レーザ光出力を増大さ
せることができる。
【０００９】図２，図３は本発明の第２実施例に係る進
行波型レーザ装置の構成図である。図２，図３は概ね図
１と同一であるがパルス電圧発生器に磁気パルス圧縮回
路を用いる点が異なる。図２では充電電源１７の一方の
端子は接地され他方の端子はスイッチ１８とコンデンサ
１９の接続点に接続される。また、スイッチ１８の他方
の端子は接地される。コンデンサ１９の他方の端子は磁
気パルス圧縮回路20ａ，２０ｂ，…，２０ｆの一方の端
子に接続され磁気パルス圧縮回路２０ａ，20ｂ，…，２
０ｆの出力端子は電極２１ａ，２１ｂ…，２１ｆに接続
される。また、図２には図示していないが、スイッチと
コンデンサの間には磁性体に巻線を巻いた可飽和リアク
トルが磁気アシストとして接続されていても良い。ま
た、図２には示していないが、磁気パルス圧縮回路の出
力端子には予備電離用のギャップが接続されていても良
い。
行波型レーザ装置の構成図である。図２，図３は概ね図
１と同一であるがパルス電圧発生器に磁気パルス圧縮回
路を用いる点が異なる。図２では充電電源１７の一方の
端子は接地され他方の端子はスイッチ１８とコンデンサ
１９の接続点に接続される。また、スイッチ１８の他方
の端子は接地される。コンデンサ１９の他方の端子は磁
気パルス圧縮回路20ａ，２０ｂ，…，２０ｆの一方の端
子に接続され磁気パルス圧縮回路２０ａ，20ｂ，…，２
０ｆの出力端子は電極２１ａ，２１ｂ…，２１ｆに接続
される。また、図２には図示していないが、スイッチと
コンデンサの間には磁性体に巻線を巻いた可飽和リアク
トルが磁気アシストとして接続されていても良い。ま
た、図２には示していないが、磁気パルス圧縮回路の出
力端子には予備電離用のギャップが接続されていても良
い。
【００１０】図３は図２の磁気パルス圧縮回路を具体的
に示したものである。コンデンサ１９の一方の端子はス
イッチ１８と充電電源１７の接続点に接続されるととも
に他方の端子は可飽和リアクトル２２の一方の端子に接
続される。可飽和リアクトル２２の他方の端子はコンデ
ンサ２３の一方の端子に接続され、コンデンサ２３の他
方の端子は接地される。なお、可飽和リアクトル２２は
コンデンサ１９とスイッチ１８の間に接続されても良い
し、可飽和リアクトル２２の代わりに単にインダクタが
挿入されても良い。コンデンサ２３と可飽和リアクトル
２２の接続点には可飽和リアクトル２４ａ，２４ｂ，
…，２４ｆの一方の端子が並列に接続され他方の端子は
それぞれコンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの一方
の端子に接続される。コンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，
２５ｆの他方の端子は接地される。可飽和リアクトル２
４ａ，２４ｂ，…，２４ｆとコンデンサ２５ａ，２５
ｂ，…，２５ｆの接続点には可飽和リアクトル２６ａ，
２６ｂ，…，２６ｆの一方の端子が接続され他方の端子
はコンデンサ２７ａ，２７ｂ，…と電極２８ａ，28ｂ，
…，２８ｆに接続される。また、コンデンサ２７ａ，２
７ｂ，…，２７ｆの他方の端子は接地される。図３では
接地側電極は２９ａ，２９ｂ，…，２９ｆのように分割
されているが、一体となっていても良い。また、可飽和
リアクトル26ａ，２６ｂ，…，２６ｆと電極２８ａ，２
８ｂ，…，２８ｆの間、またはコンデンサ２７ａ，２７
ｂ，…，２７ｆと電極２８ａ，２８ｂ，…，２８ｆの間
に予備電離用のギャップが接続されても良い。また、図
３は２段の磁気パルス圧縮回路を示しているが、３段以
上の磁気パルス圧縮回路を用いることも可能である。ま
た、可飽和リアクトル２４ａ，２４ｂ，…，２４ｆ，２
６ａ，２６ｂ，…，２６ｆに２次巻線を巻き、それにイ
ンダクタと電源を接続してパルス電圧発生のタイミング
調整を行うことも可能である。また、図３では充電電源
１７によりコンデンサ１９を充電するためのインダクタ
３０と抵抗３１がコンデンサ２３と並列に接続されてい
るが、インダクタ３０と抵抗３１は磁気パルス圧縮回路
内のコンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆ、または２
７ａ，２７ｂ，…，２７ｆと並列に接続されても良い。
に示したものである。コンデンサ１９の一方の端子はス
イッチ１８と充電電源１７の接続点に接続されるととも
に他方の端子は可飽和リアクトル２２の一方の端子に接
続される。可飽和リアクトル２２の他方の端子はコンデ
ンサ２３の一方の端子に接続され、コンデンサ２３の他
方の端子は接地される。なお、可飽和リアクトル２２は
コンデンサ１９とスイッチ１８の間に接続されても良い
し、可飽和リアクトル２２の代わりに単にインダクタが
挿入されても良い。コンデンサ２３と可飽和リアクトル
２２の接続点には可飽和リアクトル２４ａ，２４ｂ，
…，２４ｆの一方の端子が並列に接続され他方の端子は
それぞれコンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの一方
の端子に接続される。コンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，
２５ｆの他方の端子は接地される。可飽和リアクトル２
４ａ，２４ｂ，…，２４ｆとコンデンサ２５ａ，２５
ｂ，…，２５ｆの接続点には可飽和リアクトル２６ａ，
２６ｂ，…，２６ｆの一方の端子が接続され他方の端子
はコンデンサ２７ａ，２７ｂ，…と電極２８ａ，28ｂ，
…，２８ｆに接続される。また、コンデンサ２７ａ，２
７ｂ，…，２７ｆの他方の端子は接地される。図３では
接地側電極は２９ａ，２９ｂ，…，２９ｆのように分割
されているが、一体となっていても良い。また、可飽和
リアクトル26ａ，２６ｂ，…，２６ｆと電極２８ａ，２
８ｂ，…，２８ｆの間、またはコンデンサ２７ａ，２７
ｂ，…，２７ｆと電極２８ａ，２８ｂ，…，２８ｆの間
に予備電離用のギャップが接続されても良い。また、図
３は２段の磁気パルス圧縮回路を示しているが、３段以
上の磁気パルス圧縮回路を用いることも可能である。ま
た、可飽和リアクトル２４ａ，２４ｂ，…，２４ｆ，２
６ａ，２６ｂ，…，２６ｆに２次巻線を巻き、それにイ
ンダクタと電源を接続してパルス電圧発生のタイミング
調整を行うことも可能である。また、図３では充電電源
１７によりコンデンサ１９を充電するためのインダクタ
３０と抵抗３１がコンデンサ２３と並列に接続されてい
るが、インダクタ３０と抵抗３１は磁気パルス圧縮回路
内のコンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆ、または２
７ａ，２７ｂ，…，２７ｆと並列に接続されても良い。
【００１１】次に図３の動作について説明する。最初、
すべての可飽和リアクトルは未飽和状態にあるとする。
まず充電電源１７によりコンデンサ１９が電圧Ｖ0 に充
電される。次にスイッチ１８を閉じると、可飽和リアク
トル２２によりコンデンサ１９の電圧Ｖ0 は数十〜数百
nsの間保持される。その間にスイッチ１８のインピーダ
ンスは十分に低下する。可飽和リアクトル２２が飽和す
るとコンデンサ１９の電荷はコンデンサ２３に数十〜数
百nsの時間で移行する。このとき可飽和リアクトル２４
ａ，２４ｂ，…，２４ｆは未飽和状態にあるので、電荷
はほとんどコンデンサ２３に移行する。コンデンサ２３
の電圧がピークになると可飽和リアクトル２４ａ，２４
ｂ，…，２４ｆは飽和し電荷はコンデンサ２５ａ，２５
ｂ，…，２５ｆに移行する。このとき可飽和リアクトル
２６ａ，２６ｂ，…，２６ｆは未飽和状態にあるので、
電荷はほとんどコンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆ
に移行する。次にコンデンサ２５の電圧がピークになる
と可飽和リアクトル26ａ，２６ｂ，…，２６ｆは飽和し
電荷はコンデンサ２７ａ，２７ｂ，…，２７ｆに移行
し、電極２８ａ，２８ｂ，…，２８ｆに電圧が印加され
ることになるので放電が開始される。このとき、コンデ
ンサ２３からコンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆま
でのインダクタンスを２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの順
に大きくするか、および／または、容量をコンデンサ２
５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの順に大きくしてコンデンサ
２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの印加電圧の時間積分値が
コンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの順に大きくな
るようにするか、および／または、可飽和リアクトル２
６ａ，２６ｂ，…，２６ｆの磁束の振幅量を２６ａ，２
６ｂ，…，２６ｆの順に小さくすることによって、コン
デンサ２７ａ，２７ｂ，…，２７ｆに電圧が印加される
時刻をコンデンサ２７ａ，２７ｂ，…，２７ｆの順に遅
らせることができる。このとき、可飽和リアクトル２４
ａ，２４ｂ，…，２４ｆはオフ状態になっているのでコ
ンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの間で電荷の移動
が無い。したがって電圧を低下させないで、各電極２８
ａ，28ｂ，…２８ｆに印加することができる。したがっ
て放電体積の増大に比例してレーザ光出力を増加させる
ことができる。また、可飽和リアクトル２６ａ，２６
ｂ，…、２６ｆの磁束の振幅量の調整方法は、可飽和リ
アクトル２６ａ，２６ｂ，…，２６ｆに２次巻線を巻
き、それにインダクタと電源を接続して電流を流し、そ
の電流を変える方法か、可飽和リアクトルの寸法、又は
占積率、または巻線数、または材質を変える方法が考え
られる。窒素レーザや水素レーザなどのように、上準位
の寿命が数十ns以下のレーザに本発明を用い各電極の放
電開始時刻を0.1ns〜３ns毎ずらせば、効率良くレーザ
光の大出力化を行うことができる。また、エキシマレー
ザと異なり、窒素レーザや水素レーザはレーザ媒質の取
扱が容易であるので、本発明を用いれば液晶や半導体の
アニール装置を安価に構成できる。図３では一方の端部
に反射鏡１５のみを設け、出力鏡は設けていない。しか
し、電極２８ａ、２８ｂ…、２８ｆのそれぞれに複数個
の磁気パルス圧縮回路を接続し、電極２８ａ−２８ｆ間
で放電を往復させれば、他方の端部に出力鏡を設けるこ
とにより共振器内でレーザ光を効率的に高出力化でき
る。また、図２，図３では電極は６個に分割されている
が、分割の数はいくつでも良い。
すべての可飽和リアクトルは未飽和状態にあるとする。
まず充電電源１７によりコンデンサ１９が電圧Ｖ0 に充
電される。次にスイッチ１８を閉じると、可飽和リアク
トル２２によりコンデンサ１９の電圧Ｖ0 は数十〜数百
nsの間保持される。その間にスイッチ１８のインピーダ
ンスは十分に低下する。可飽和リアクトル２２が飽和す
るとコンデンサ１９の電荷はコンデンサ２３に数十〜数
百nsの時間で移行する。このとき可飽和リアクトル２４
ａ，２４ｂ，…，２４ｆは未飽和状態にあるので、電荷
はほとんどコンデンサ２３に移行する。コンデンサ２３
の電圧がピークになると可飽和リアクトル２４ａ，２４
ｂ，…，２４ｆは飽和し電荷はコンデンサ２５ａ，２５
ｂ，…，２５ｆに移行する。このとき可飽和リアクトル
２６ａ，２６ｂ，…，２６ｆは未飽和状態にあるので、
電荷はほとんどコンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆ
に移行する。次にコンデンサ２５の電圧がピークになる
と可飽和リアクトル26ａ，２６ｂ，…，２６ｆは飽和し
電荷はコンデンサ２７ａ，２７ｂ，…，２７ｆに移行
し、電極２８ａ，２８ｂ，…，２８ｆに電圧が印加され
ることになるので放電が開始される。このとき、コンデ
ンサ２３からコンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆま
でのインダクタンスを２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの順
に大きくするか、および／または、容量をコンデンサ２
５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの順に大きくしてコンデンサ
２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの印加電圧の時間積分値が
コンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの順に大きくな
るようにするか、および／または、可飽和リアクトル２
６ａ，２６ｂ，…，２６ｆの磁束の振幅量を２６ａ，２
６ｂ，…，２６ｆの順に小さくすることによって、コン
デンサ２７ａ，２７ｂ，…，２７ｆに電圧が印加される
時刻をコンデンサ２７ａ，２７ｂ，…，２７ｆの順に遅
らせることができる。このとき、可飽和リアクトル２４
ａ，２４ｂ，…，２４ｆはオフ状態になっているのでコ
ンデンサ２５ａ，２５ｂ，…，２５ｆの間で電荷の移動
が無い。したがって電圧を低下させないで、各電極２８
ａ，28ｂ，…２８ｆに印加することができる。したがっ
て放電体積の増大に比例してレーザ光出力を増加させる
ことができる。また、可飽和リアクトル２６ａ，２６
ｂ，…、２６ｆの磁束の振幅量の調整方法は、可飽和リ
アクトル２６ａ，２６ｂ，…，２６ｆに２次巻線を巻
き、それにインダクタと電源を接続して電流を流し、そ
の電流を変える方法か、可飽和リアクトルの寸法、又は
占積率、または巻線数、または材質を変える方法が考え
られる。窒素レーザや水素レーザなどのように、上準位
の寿命が数十ns以下のレーザに本発明を用い各電極の放
電開始時刻を0.1ns〜３ns毎ずらせば、効率良くレーザ
光の大出力化を行うことができる。また、エキシマレー
ザと異なり、窒素レーザや水素レーザはレーザ媒質の取
扱が容易であるので、本発明を用いれば液晶や半導体の
アニール装置を安価に構成できる。図３では一方の端部
に反射鏡１５のみを設け、出力鏡は設けていない。しか
し、電極２８ａ、２８ｂ…、２８ｆのそれぞれに複数個
の磁気パルス圧縮回路を接続し、電極２８ａ−２８ｆ間
で放電を往復させれば、他方の端部に出力鏡を設けるこ
とにより共振器内でレーザ光を効率的に高出力化でき
る。また、図２，図３では電極は６個に分割されている
が、分割の数はいくつでも良い。
【００１２】図４は本発明の第３実施例に係る進行波型
レーザ装置の回路図である。図４は図２，図３と概ね同
一であるが、可飽和リアクトル２４ａ，２４ｂ，…，２
４ｆの代わりにダイオード３６ａ，３６ｂ，…，３６ｆ
を用いたことが異なる。このような構成にしても同様の
効果が得られる。
レーザ装置の回路図である。図４は図２，図３と概ね同
一であるが、可飽和リアクトル２４ａ，２４ｂ，…，２
４ｆの代わりにダイオード３６ａ，３６ｂ，…，３６ｆ
を用いたことが異なる。このような構成にしても同様の
効果が得られる。
【００１３】図５は本発明の第４実施例に係る進行波型
レーザ装置のブロック図である。図５は図３と概ね同一
であるが、各電極３５ｂ，３５ｃから出射した光を次の
電極に導くための反射鏡３３ａ，３３ｂを備えた点が異
なる。図５では電極の数は３であるが、電極の数はいく
つでも良い。また、図５では反射鏡３２ａ，３２ｂに入
射するレーザ光と反射鏡から出射するレーザ光の角度は
鋭角で、かつ、その進行方向は互いに逆方向になり、電
極はＺ字状に配置されているが、電極の配置は多角形状
に閉じた形になっていてもよい。このような構成にする
ことにより、進行波型レーザ装置を小型化することがで
きる。
レーザ装置のブロック図である。図５は図３と概ね同一
であるが、各電極３５ｂ，３５ｃから出射した光を次の
電極に導くための反射鏡３３ａ，３３ｂを備えた点が異
なる。図５では電極の数は３であるが、電極の数はいく
つでも良い。また、図５では反射鏡３２ａ，３２ｂに入
射するレーザ光と反射鏡から出射するレーザ光の角度は
鋭角で、かつ、その進行方向は互いに逆方向になり、電
極はＺ字状に配置されているが、電極の配置は多角形状
に閉じた形になっていてもよい。このような構成にする
ことにより、進行波型レーザ装置を小型化することがで
きる。
【００１４】
【発明の効果】本発明を用いれば大体積の気体レーザ媒
質を進行波状に一様に放電でき、かつ全放電体積にわた
って等しくエネルギを注入できるので、効率良くレーザ
光を高出力化できる。また、磁気パルス圧縮回路は長寿
命・高安定であるので、安定性・信頼性に優れた窒素レ
ーザ装置，水素レーザ装置、及びそれを用いたアニール
装置を構成できる。
質を進行波状に一様に放電でき、かつ全放電体積にわた
って等しくエネルギを注入できるので、効率良くレーザ
光を高出力化できる。また、磁気パルス圧縮回路は長寿
命・高安定であるので、安定性・信頼性に優れた窒素レ
ーザ装置，水素レーザ装置、及びそれを用いたアニール
装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第２実施例の回路図。
【図４】本発明の第３実施例の回路図。
【図５】本発明の第４実施例を示すブロック図。
【図６】公知例の進行波型レーザ装置を示す回路図。
【図７】公知例の進行波型レーザ装置を示す説明図。
５…レーザ光、１１…抵抗、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，
１１ｄ，１１ｅ，11ｆ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２
ｄ，１２ｅ，１２ｆ…電極、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ…パルス電圧発生器、１４…タ
イミング調整器、１５…反射鏡、１６…出力鏡。
１１ｄ，１１ｅ，11ｆ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２
ｄ，１２ｅ，１２ｆ…電極、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ…パルス電圧発生器、１４…タ
イミング調整器、１５…反射鏡、１６…出力鏡。
Claims (9)
- 【請求項１】陰極と陽極とを備え、レーザ光の光路に沿
って前記陰極、又は前記陽極が分割される進行波型レー
ザ装置において、分割された前記各電極にそれぞれ１個
ないし複数個のパルス電圧発生器が接続され、前記パル
ス電圧発生器から発生するパルス電圧の発生時刻を制御
できる手段を備えたことを特徴とする進行波型レーザ装
置。 - 【請求項２】請求項１において、前記パルス電圧発生器
がコンデンサと可飽和リアクトルを組み合わせた磁気パ
ルス圧縮回路である進行波型レーザ装置。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記各電極を
前記レーザ光の進行方向に向かって順番に放電させた進
行波型レーザ装置。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、前記各電
極の放電開始時刻をレーザ光の進行方向に向かって順番
に０.１ns〜３ns ずらせた進行波型レーザ装置。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
パルス電圧発生器から発生するパルス電圧の発生時刻を
制御できる手段が、磁気パルス圧縮回路を構成する可飽
和リアクトルに巻かれた２次巻線とその２次巻線に接続
されたインダクタと電源装置である進行波型レーザ装
置。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
分割された前記各電極から出射したレーザ光を反射さ
せ、次の電極間に導くための反射鏡を備えた進行波型レ
ーザ装置。 - 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
て、前記陽極と前記陰極間に窒素ガスが導入され、前記
パルス電圧発生器から出力されるパルス電圧を前記陽極
と前記陰極間に印加することにより生じるグロー放電に
よって前記窒素ガスを励起してレーザ光を発生させる進
行波型レーザ装置。 - 【請求項８】請求項１，２，３，４，５または６におい
て、前記陽極−陰極間に水素ガスが導入され、前記パル
ス電圧発生器から出力されるパルス電圧を前記陽極と前
記陰極間に印加することにより生じるグロー放電によっ
て前記水素ガスを励起してレーザ光を発生させる進行波
型レーザ装置。 - 【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７または
８において、液晶、又は半導体のアニールに用いられる
進行波型レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9733793A JPH06310787A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 進行波型レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9733793A JPH06310787A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 進行波型レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310787A true JPH06310787A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14189678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9733793A Pending JPH06310787A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 進行波型レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310787A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006024600A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Komatsu Ltd | 放電励起ガスレーザ装置 |
-
1993
- 1993-04-23 JP JP9733793A patent/JPH06310787A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006024600A (ja) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Komatsu Ltd | 放電励起ガスレーザ装置 |
| JP4484144B2 (ja) * | 2004-07-06 | 2010-06-16 | 株式会社小松製作所 | 放電励起ガスレーザ装置 |
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