JPH0636448B2

JPH0636448B2 - 放電励起レ−ザ装置

Info

Publication number: JPH0636448B2
Application number: JP62062899A
Authority: JP
Inventors: 行雄佐藤; 満夫井上; 仁志若田; 唯人木村; 健雄春田; 治彦永井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPS63228685A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は放電励起レーザ装置、とくに主放電の安定化
に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えば雑誌（Optics and Laser Technology p1
26，June 1972）に示された従来の横方向放電励起型レ
ーザ装置を示す断面構成図であり、特にエキシマレーザ
（例えばＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ）、窒素レ
ーザ、TEACO_２レーザ等で良く使われる装置の一例を示
す。

図において、(1)はレーザガスを封入するレーザ筐体、
(2)は第１の主電極、(3)は複数個の開孔部を有する第２
の主電極、(4)は前記第２の主電極(3)の背面で、前記第
１の主電極(2)の反対側に配設された平板誘電体、(5)は
前記第２の主電極(3)と対向し、かつ前記平板誘電体(4)
を介在させて配設された補助電極、(6)は主放電を起こ
すエネルギーを供給するピーキングコンデンサー、(7)
はピーキングコンデンサー(6)をパルス充電する主放電
用パルス充電回路、(8)は主放電によつてレーザが励起
される放電励起部、(9)は主放電に先立つて、主放電を
均一に起こすための種電子を供給する予備電離放電、(1
0)はレーザ発振光軸、(11)は第２の主電極(3)と補助電
極(5)の間で平板誘電体(4)を介在することなしに起こる
絶縁破壊放電である。

次に動作について説明する。レーザ筐体(1)の中にはレ
ーザガスが封入されており、パルス充電回路(7)がピー
キングコンデンサー(6)をパルス充電すると、その際、
ピーキングコンデンサー(6)に印加された充電電圧が、
平板誘電体(4)を介して第２の主電極(3)と補助電極(5)
の間に印加され、第２の主電極(3)が有する複数の開孔
部において予備電離放電(9)が発生する。この予備電離
放電(9)は平板誘電体(4)を介したパルス放電であるた
め、誘電体のバラスト効果により、均一に行なわれ、第
２の主電極(3)の近傍に均一に種電子が供給される。同
時に、予備電離放電(9)から発生する紫外光により、放
電励起部(8)全域に亘り、レーザガスが弱電離状態とな
る。ピーキングコンデンサー(6)の充電により、第１の
主電極(2)と第２の主電極(3)との間の電圧がその放電開
始電圧に達すると、ピーキングコンデンサー(6)に蓄え
られた電荷は一気に第１の主電極(2)、第２の主電極(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)が予備電離放電(9)に
より均一に弱電離状態とされているため、均一な放電と
なる。この放電でレーザガス中のレーザ媒質が励起さ
れ、誘導放出によつて、光軸(10)の方向にレーザビーム
が出射する。

さて、ここで示した予備電離放電(9)は、ピーキングコ
ンデンサー(6)に蓄えられるエネルギーに対して、通常
１％以下のエネルギーが消費されるだけなので、スパー
ク放電等を用いるいわゆる一般の紫外線予備電離方式に
比べ、レーザガスの汚れが少なく、ガス寿命が長くな
る。また、予備電離放電(9)が起こる領域を制御するこ
とにより、任意の放電幅が得られる。さらに、予備電離
放電(9)を発生させるための構成が複数の開孔部を有す
る第２の主電極(3)、誘電体(4)、補助電極(5)の３点か
ら成り、構成が簡単であるという特長を有する。なお、
誘電体(4)は所定の抵抗値を有する抵抗体であつてもよ
い。

〔発明が解決しようとする問題点〕従来の放電励起レーザ装置は以上のように構成されてい
るので第２の主電極と補助電極(5)の間で平板誘電体(4)
を介さずに直接絶縁破壊放電(11)が生ずる場合があり、
この絶縁破壊放電(11)を押えることが重要となる。絶縁
破壊放電(11)が起こると、予備電離のためのエネルギー
がここで消費され、予備電離放電(9)が起こらなくな
る。その結果放電励起部(8)において均一な主放電が得
られず、レーザ発振が得られなくなる。

絶縁破壊放電(11)を押さえる一つの有効な手段として、
誘電体の形状を管状とし、補助電極(5)を管状誘電体の
内部に設置することが考えられる。

一例を第３図に示す。図において(12)は長方形断面の管
状誘電体である。

平板誘電体(4)を長方形断面の管状誘電体(12)とし、そ
の壁面のある一面を介在する形で第２の主電極(3)と補
助電極(5)を対向させて設置する。この場合、管状誘電
体が絶縁壁となり、第２の主電極(3)と補助電極(5)の間
の絶縁破壊放電は押さえられる。

しかしながら、長方形断面の管状誘電体(12)を用いた場
合、１つの問題点がある。即ち誘電体の材料として石
英、パイレツクスガラス、アルミナ、二酸化チタン、チ
タン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、ベリリア等
が適しているが、これらの材料を用いて、精度よく光軸
(10)方向に長い、長方形断面の管状誘電体(12)を製作す
ることは困難であり、また製作できたとしても非常に高
価なものとなり、製品として実現することは難しい。

そこで現実的な構造として第４図に示すようなものが考
えられる。第４図において、(13)は円形断面の管状誘電
体である。円形断面の管状誘電体(13)は製作が比較的容
易で、汎用品として入手しやすいという特長を有する。

しかしながら円形断面の管状誘電体(13)では円形断面の
１点でしか第２の主電極(3)に接することができず、第
２の主電極(3)の中心部に集中して予備電離放電(9)が起
こる。この場合主放電も、第１、及び第２の主電極
(2)、(3)の中心部に集中し、効率的なレーザ出力が得ら
れなくなるとともに、放電幅の制御性（出力ビーム幅の
制御性）という利点もなくなる。

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、絶縁破壊放電を防ぎ、その出力が常に安定で
効率的であり、なおかつ出力ビーム幅において制御性の
ある放電励起レーザ装置を容易に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〕

この発明に係る放電励起レーザ装置は、予備電離のため
の誘電体又は抵抗体として円筒状の管を用い、かつその
外側面の一部に平面部を設け、上記平面部が第２の主電
極と接すると共に、管内に補助電極が設置されるように
構成されたものである。

〔作用〕

この発明における放電励起レーザ装置は、誘電体又は抵
抗体として汎用的な円筒状の管を用い、第２の主電極と
補助電極との間の絶縁破壊放電を防止し、常に安定した
予備電離放電、ひいては均一な主放電を得る。また、そ
の外側面の一部に平面部を設け、この平面部が第２の主
電極と接するように設置されているので、出力が効率的
であり、また平面部の幅を調整することにより出力ビー
ム幅を制御することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例による放電励起レーザ装置を示
す断面構成図であり、図において、(14)はその外側面の
一部に平面部(15)を有する円筒状の管よりなる誘電体で
あり、平面部(15)が第２の主電極(3)と接し、管内には
補助電極(5)が設置されている。

上記のような構成のレーザ装置の動作は先に示した従来
例と同様である。しかしながら、補助電極(5)を円筒状
の管よりなる誘電体(14)の内部に設置することにより、
補助電極(5)と第２の主電極(3)の間の絶縁破壊放電は完
全に防止することができる。この結果常に安定した予備
放電(9)が得られ、均一な主放電が得られるようにな
る。これにより、安定したレーザ出力が常に得られるこ
とになり、装置の信頼性が向上する。

また、誘電体(14)のその外側面の一部に平面部(15)を有
し、第２の主電極(3)は平面部(15)上に設置されてお
り、補助電極(5)は誘電体(14)を介在する形で、第２の
主電極(3)と対向して設置されているので、誘電体の管
径と平面部(15)の幅を調整することにより、予備電離放
電(9)が生ずる幅を制御できる。これにより、主放電が
電極の中心部に集中することなく、任意の幅のレーザビ
ームが効率的に得られる。

この発明の実施例では、誘電体(14)の平面部(15)におけ
る肉厚は、中心部に比べて端部でわずかに厚くなるた
め、等価的なコンデンサー容量の変化により、端部にな
る程少しづつ予備電離放電(9)の強度が弱くなる。この
ことは主農電の強度分布にも反映されるが、主放電電界
の分布と一致する方向にあり、むしろ主放電の安定性が
向上することが判明している。

また、誘電体(14)は、汎用品として入手がしやすく、ま
た製作も容易な円筒状の管を用い、長さ方向に向かつて
外壁面を平面加工すればよく、極めて製作が容易で安価
なものとなる。

誘電体の材料は従来と同様、例えば石英、パイレツクス
ガラス、アルミナ、二酸化チタン、チタン酸ストロンチ
ウム、チタン酸バリウム、ベリリア等が用いられる。

なお、上記実施例では円筒状の管は誘電体であつたが、
所定の抵抗値をもつ、同一形状の抵抗体におきかえても
よい。材料として例えばグラフアイト、ＳｉＣ等が用い
られる。この場合抵抗のバラスト効果により均一な予備
電離放電(9)が得られる。抵抗体を用いた場合、抵抗体
における熱損失が問題となるが、半面抵抗率を大きく変
化することができるため、誘電体材料に比べ予備電離放
電(9)へのエネルギーが大きく変化でき、最適化できる
利点がある。

また、上記実施例では第１の主電極(2)と第２の主電極
(3)との間にパルス電圧が印加される例について示した
が、交流電圧が印加されてもよく、上記実施例と同様の
効果が得られる。

また、予備電離放電(9)の生成に伴う加熱により、誘電
体、もしくは抵抗体が加熱される時には、その内部に純
水、もしくは絶縁油等の冷媒を流し、管を冷却する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、予備電離のための誘
電体又は抵抗体として円筒状の管を用い、かつその外側
面の一部に平面部を設け、上記平面部が第２の主電極と
接すると共に、管内に補助電極を設置したので、レーザ
出力が安定し、装置の信頼性が向上すると共に、任意の
幅のレーザビームが得られ、効率的なレーザ出力が得ら
れる装置が容易に製作できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による放電励起レーザ装置
を示す断面構成図、並びに第２図ないし第４図は各々従
来の放電励起レーザ装置を示す断面構成図である。 (2)……第１の主電極、(3)……第２の主電極、(5)……
補助電極、(8)……放電励起部、(9)……予備電離放電、
(14)……誘電体、(15)……平面部なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村唯人兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者春田健雄兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者永井治彦兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号三菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献特開昭61−91983（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザガスを狭んで相対向して配設された
第１の主電極と、複数個の開孔部を有する第２の主電
極、及び第１の主電極と反対側の第２の主電極背面に誘
電体又は抵抗体を介して配設された補助電極からなる放
電部を備えた放電励起レーザ装置において、上記誘電体
又は上記抵抗体は、その外側面の一部に平面部を有し、
上記平面部が第２の主電極と接する円筒状の管であり、
上記補助電極が上記管内に設置されていることを特徴と
する放電励起レーザ装置。
【請求項２】誘電体は、石英、パイレツクスガラス、ア
ルミナ、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタ
ン酸バリウム、ベリリアのいずれかである特許請求の範
囲第１項記載の放電励起レーザ装置。
【請求項３】誘電体の内部に水又は絶縁油よりなる冷媒
を流す特許請求の範囲第１項又は第２項記載の放電励起
レーザ装置。
【請求項４】抵抗体はグラフアイト又はＳｉＣのいずれ
かである特許請求の範囲第１項記載の放電励起レーザ装
置。