JPH0661557A - Gas laser device - Google Patents

Gas laser device

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JPH0661557A
JPH0661557A JP20885092A JP20885092A JPH0661557A JP H0661557 A JPH0661557 A JP H0661557A JP 20885092 A JP20885092 A JP 20885092A JP 20885092 A JP20885092 A JP 20885092A JP H0661557 A JPH0661557 A JP H0661557A
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main
gas laser
laser medium
discharge space
main discharge
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Ken Ishikawa
憲 石川
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Abstract

PURPOSE:To raise the average laser output of a gas laser device in accordance with the pulse-repetition rate of the device. CONSTITUTION:The gas laser device is provided with a laser container 1 in which a gas laser medium is enclosed, air blowers 4 and 5 which circulate the gas laser medium in a prescribed direction in the container 1, a plurality of pairs of main electrodes 2 and 3 which are arranged in series a the direction intersecting the circulating direction of the gas laser medium, and timing control circuit which excites the gas laser medium in main discharging space sections 2a and 3a between each main electrode pair by making the main discharging space sections 2a and 3a to generate a main discharge by respectively applying high voltages between the main electrode pairs with a time lag. In addition, the gas laser device is also provided with preliminarily iozing pin electrodes 7a and 7b which are arranged besides the container 1 on the side to which the gas laser medium flows out from the sections 2a and 3a and preliminarily ionize the space sections 2a and 3a prior to the main discharge.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はレ−ザ光をパルス発振
させるガスレ−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 for pulsating laser light.

【0002】[0002]

【従来の技術】レ−ザ光をパルス発振させるガスレ−ザ
装置においては、レ−ザ光の平均出力を増大するため
に、繰り返しパルス数を増大させるということが行われ
ている。繰り返しパルス数を増大させて安定したレ−ザ
出力を得る場合には、一対の主電極間の主放電空間部で
つぎの放電が点弧されるまでに、放電を経験したガスレ
−ザ媒質を新たなガスレ−ザ媒質に置換しなければなら
ない。そのためには、ガスレ−ザ媒質を高速度で循環さ
せなければならない。しかしながら、送風機の消費電力
はガスレ−ザ媒質の流速の3乗に比例して増大するか
ら、ランニングコストが大幅に上昇するということがあ
る。
2. Description of the Related Art In a gas laser device for pulse-oscillating laser light, the number of repetitive pulses is increased in order to increase the average output of laser light. In order to obtain a stable laser output by increasing the number of repetitive pulses, the gas laser medium that has experienced the discharge should be changed before the next discharge is ignited in the main discharge space between the pair of main electrodes. It must be replaced with a new gas laser medium. For that purpose, the gas laser medium must be circulated at a high speed. However, since the power consumption of the blower increases in proportion to the cube of the flow rate of the gas laser medium, the running cost may increase significantly.

【0003】そこで、レ−ザ容器内に複数対の主電極を
直列に配置し、各主電極を交互に放電点弧することで、
パルス繰り返し数を増大して出力を向上させるようにし
たガスレ−ザ装置が提案されている。
Therefore, by arranging a plurality of pairs of main electrodes in series in a laser vessel and alternately firing each main electrode,
A gas laser device has been proposed in which the number of pulse repetitions is increased to improve the output.

【0004】このような構成によれば、ガスレ−ザ媒質
の速度を高速化せずにパルス繰り返し数を増大させるこ
とができるという利点を有する。しかしながら、一方の
主電極間の第1の主放電空間部で放電が点弧されてレ−
ザ光が発生したとき、他方の主電極間の第2の主放電空
間部においては、つぎの主放電のために予備電離を受け
たガスレ−ザ媒質が存在することがある。予備電離を受
けたガスレ−ザ媒質は温度勾配を持つとともに不純物を
含むから、第1の主放電空間部で発生したレ−ザ光が第
2の主放電空間部を通過して発振出力される際、そのレ
−ザ光の光路が擾乱されることがあるため、指向性の低
下や出力の低下を招くなどのことが生じる。
This structure has the advantage that the pulse repetition rate can be increased without increasing the speed of the gas laser medium. However, the discharge is ignited in the first main discharge space between one of the main electrodes,
When the laser light is generated, in the second main discharge space between the other main electrodes, there may be a gas laser medium that has undergone preionization for the next main discharge. Since the gas laser medium subjected to the pre-ionization has a temperature gradient and contains impurities, the laser light generated in the first main discharge space portion is oscillated and output through the second main discharge space portion. At this time, since the optical path of the laser light may be disturbed, the directivity and output may be lowered.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、複数対の
主電極を直列に配置し、各対の主電極に交互に主放電を
発生させることでパルス繰り返し数を増大させてレ−ザ
光の出力向上を図る場合、主放電が点弧されていない主
電極間の主放電空間部に予備電離を経験したガスレ−ザ
媒質が存在するため、そのときに発生したレ−ザ光の光
路がその予備電離を受けたガスレ−ザ媒質によって擾乱
され、指向性や出力の低下を招くということがあった。
As described above, a plurality of pairs of main electrodes are arranged in series, and a main discharge is alternately generated in each pair of main electrodes to increase the number of pulse repetitions so that the laser light is emitted. In order to improve the output of the gas laser medium that has undergone preionization in the main discharge space between the main electrodes where the main discharge is not ignited, the optical path of the laser light generated at that time is It was disturbed by the gas laser medium subjected to the pre-ionization, which sometimes caused a decrease in directivity and output.

【0006】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、複数対の主電極を直列に
配置してパルス繰り返し数を増大させる場合、パルス繰
り返し数の増大に比例してレ−ザ光の出力を高めること
ができるようにしたガスレ−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 increase the number of pulse repetitions by arranging a plurality of pairs of main electrodes in series to increase the number of pulse repetitions. It is an object of the present invention to provide a gas laser device capable of increasing the output of laser light.

【0007】[0007]

【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−ザ媒質が封入されたレ−ザ容
器と、このレ−ザ容器内でガスレ−ザ媒質を所定方向に
循環させる送風手段と、上記ガスレ−ザ媒質の循環方向
と交差する方向に沿って直列に配置された複数対の主電
極と、各対の主電極にタイミングをずらして高電圧を印
加することで各対の主電極間の主放電空間部に主放電を
発生させその主放電空間部のガスレ−ザ媒質を励起する
励起制御手段と、上記各主電極の主放電空間部からガス
レ−ザ媒質が流出する側の側方に配置され上記主電極の
主放電に先立って上記主放電空間部を予備電離する予備
電離手段とを具備したことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the first invention is to provide a laser container in which a gas laser medium is enclosed, and a gas laser medium in a predetermined direction in the laser container. And a plurality of pairs of main electrodes arranged in series along a direction intersecting the circulation direction of the gas laser medium, and a high voltage is applied to the main electrodes of each pair at different timings. And excitation control means for generating a main discharge in the main discharge space between each pair of main electrodes to excite the gas laser medium in the main discharge space, and a gas laser medium from the main discharge space in each main electrode. And a preliminary ionization means for pre-ionizing the main discharge space portion prior to the main discharge of the main electrode.

【0008】第2の発明は、ガスレ−ザ媒質が封入され
たレ−ザ容器と、このレ−ザ容器内でガスレ−ザ媒質を
所定方向に循環させる送風手段と、上記ガスレ−ザ媒質
の循環方向と交差する方向に沿って直列に配置された2
対の主電極と、各対の主電極にタイミングをずらして高
電圧を所定の周期で印加することで各対の主電極間の主
放電空間部に主放電を発生させその主放電空間部のガス
レ−ザ媒質を励起するとともに上記レ−ザ容器を循環す
るガスレ−ザ媒質の流速を上記送風手段を介して制御す
る制御手段と、上記各主電極の両側に配置され上記主電
極の主放電に先立って上記主放電空間部を予備電離する
予備電離手段とを具備し、上記主放電空間部の放電幅を
W、この放電幅のガスレ−ザ媒質の流入側になる一端か
ら上記流入側になる予備電離手段までの距離をL、各主
電極に高電圧が印加される周期をT/2、ガスレ−ザ媒
質の流速をVとしたとき、上記ガスレ−ザ媒質の速度V
は、 (W+L)/ 1.5T<V<(L/T) に設定されることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser container in which a gas laser medium is enclosed, a blowing means for circulating the gas laser medium in a predetermined direction in the laser container, and the gas laser medium. 2 arranged in series along the direction intersecting the circulation direction
By applying a high voltage to the main electrodes of the pair and the main electrodes of each pair at a predetermined cycle with a timing difference, a main discharge is generated in the main discharge space between the main electrodes of each pair, and the main discharge space Control means for exciting the gas laser medium and controlling the flow rate of the gas laser medium circulating in the laser vessel via the air blowing means, and a main discharge of the main electrodes arranged on both sides of each of the main electrodes. Prior to the pre-ionization means for pre-ionizing the main discharge space portion, the discharge width of the main discharge space portion is W, and one end of the discharge width of the gas laser medium from the inflow side to the inflow side. V is the velocity V of the gas laser medium, where L is the distance to the preionization means, T / 2 is the period in which a high voltage is applied to each main electrode, and V is the flow velocity of the gas laser medium.
Is set to (W + L) /1.5T <V <(L / T).

【0009】[0009]

【作用】上記第1の発明によれば、予備電離手段が主放
電空間部のガスレ−ザ媒質が流出する側の側方に配置さ
れているから、予備電離を受けたガスレ−ザ媒質が主放
電空間部に流入してレ−ザ光の光路を擾乱することがな
い。
According to the first aspect of the present invention, the preionization means is arranged laterally of the main discharge space on the side where the gas laser medium flows out. It does not flow into the discharge space and disturb the optical path of the laser light.

【0010】上記第2の発明によれば、一対の主放電空
間部のどちらにおいても、予備電離を受けたガスレ−ザ
媒質が滞留しないときに主放電を点弧させることができ
るから、レ−ザ光の出力をパルス繰り返し数の増大に比
例させることができる。
According to the second aspect of the invention, the main discharge can be ignited when the gas laser medium that has undergone preionization does not stay in either of the pair of main discharge spaces. The light output can be made proportional to the increase in the pulse repetition rate.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明の第1の実施例を図1乃至図
3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.

【0012】図1に示すガスレ−ザ装置はガスレ−ザ媒
質が封入されたレ−ザ容器1を備えている。このこのレ
−ザ容器1内にはガスレ−ザ媒質の循環路1aが区画形
成され、その循環路1aには2本で対をなす2対の第1
の主電極2と第2の主電極3とが図2に示すように上記
循環路1aの幅方向に沿って直列に配設されている。
The gas laser apparatus shown in FIG. 1 comprises a laser container 1 in which a gas laser medium is enclosed. In this laser container 1, a circulation path 1a for the gas laser medium is defined and formed, and in the circulation path 1a, there are two pairs of first pairs.
The main electrode 2 and the second main electrode 3 are arranged in series along the width direction of the circulation path 1a as shown in FIG.

【0013】上記循環路1aには、その幅方向の第1の
主電極2に対応する部分と、第2の主電極3に対応する
部分とにそれぞれ第1の送風機4および第2の送風機5
および図1に示すようにガスレ−ザ媒質を冷却するため
の一対の熱交換器6が配置されている。
In the circulation path 1a, a first blower 4 and a second blower 5 are provided in a portion corresponding to the first main electrode 2 in the width direction and a portion corresponding to the second main electrode 3, respectively.
Also, as shown in FIG. 1, a pair of heat exchangers 6 for cooling the gas laser medium is arranged.

【0014】上記各送風機4、5によって循環させられ
るガスレ−ザ媒質は、各主電極2、3間の主放電空間部
2a、3aを循環させられる。各主放電空間部2a、3
aからガスレ−ザ媒質が流出する側の主電極2、3の側
方、つまり下流側には先端を対向させて対をなす、複数
対の上部ピン電極7aと下部ピン電極7bとが、各主電
極2、3の長手方向に沿って所定間隔で設けられてい
る。
The gas laser medium circulated by the blowers 4 and 5 is circulated in the main discharge spaces 2a and 3a between the main electrodes 2 and 3, respectively. Each main discharge space 2a, 3
On the side of the main electrodes 2 and 3 on the side where the gas laser medium flows out from a, that is, on the downstream side, a plurality of pairs of upper pin electrodes 7a and lower pin electrodes 7b, which form a pair with their tips facing each other, are provided. The main electrodes 2 and 3 are provided at predetermined intervals along the longitudinal direction.

【0015】図2に示すように第1の主電極2は制御装
置8の第1の高電圧パルス電源回路9に接続され、第2
の主電極3は第2の高電圧パルス電源回路10に接続さ
れている。各電源回路9、10は図1に示すように高電
圧電源11を有する。この高電圧電源11の陰極には上
記第1、第2の主電極2、3の一方が主コンデンサ12
を介して接続されている。上記高電圧電源11にはサイ
ラトロン13と充電コイル14とが並列に接続されてい
る。
As shown in FIG. 2, the first main electrode 2 is connected to the first high voltage pulse power supply circuit 9 of the control device 8, and the second main electrode 2 is connected to the second high voltage pulse power supply circuit 9.
The main electrode 3 of is connected to the second high-voltage pulse power supply circuit 10. Each power supply circuit 9, 10 has a high voltage power supply 11 as shown in FIG. At the cathode of this high-voltage power supply 11, one of the first and second main electrodes 2 and 3 is the main capacitor 12
Connected through. A thyratron 13 and a charging coil 14 are connected in parallel to the high voltage power source 11.

【0016】上記上部ピン電極7aは並列に設けられた
一対のピ−キングコンデンサ15および上記主コンデン
サ12を介して上記高電圧電源11に接続されている。
上記第1、第2の主電極2、3の他方と上記下部ピン電
極7bとは上記高電圧電源11の陽極に接続されてい
る。
The upper pin electrode 7a is connected to the high voltage power source 11 via a pair of peaking capacitors 15 and the main capacitor 12 provided in parallel.
The other of the first and second main electrodes 2 and 3 and the lower pin electrode 7b are connected to the anode of the high voltage power supply 11.

【0017】上記サイラトロン13は上記主コンデンサ
12に充電された電荷をパルス放電制御するためのもの
で、このサイラトロン13が点弧されてオンになると、
主コンデンサ12に充電された電荷が各組のピン電極7
a、7b間に印加される。それによって、これらピン電
極7a、7b間にスパ−ク放電が生じピ−キングコンデ
ンサ15を充電する。
The thyratron 13 is for controlling the electric discharge charged in the main capacitor 12 by pulse discharge. When the thyratron 13 is ignited and turned on,
The charge charged in the main capacitor 12 is the pin electrode 7 of each set.
It is applied between a and 7b. As a result, spark discharge is generated between the pin electrodes 7a and 7b to charge the peaking capacitor 15.

【0018】上記ピン電極7a、7b間のスパ−ク放電
によって発生した紫外線は、各主電極2、3間の主放電
空間部2a、3aを照射し、これら主放電空間部を予備
電離する。この予備電離がトリガとなって各主電極2、
3間に主放電が立上がる。この主放電はピ−キングコン
デンサ15に充電された電荷や主コンデンサ12からの
電荷の流入によって行われる。それによって、主放電空
間部2a、3aにおけるガスレ−ザ媒質が励起されてレ
−ザ光が発生する。
Ultraviolet rays generated by the spark discharge between the pin electrodes 7a and 7b irradiate the main discharge spaces 2a and 3a between the main electrodes 2 and 3 to preionize these main discharge spaces. This preliminary ionization triggers each main electrode 2,
The main discharge rises during 3. This main discharge is performed by the charge charged in the peaking capacitor 15 or the charge flowing from the main capacitor 12. As a result, the gas laser medium in the main discharge spaces 2a and 3a is excited to generate laser light.

【0019】上記第1の高電圧パルス電源回路9と第2
の高電圧パルス電源回路10とはタイミング制御回路1
6によって交互に駆動制御される。第1の高電圧パルス
電源回路9が駆動されると、第1の主電極2の側方に配
置されたピン電極7a、7b間にスパ−ク放電が点弧さ
れたのち、その主電極2に主放電が点弧されて第1の主
放電空間部2aのガスレ−ザ媒質が放電励起される。そ
れによって、第1の放電空間部2aからレ−ザ光が発生
する。
The first high voltage pulse power supply circuit 9 and the second
The high voltage pulse power supply circuit 10 is a timing control circuit 1
The drive control is alternately performed by 6. When the first high-voltage pulse power supply circuit 9 is driven, spark discharge is ignited between the pin electrodes 7a and 7b arranged on the side of the first main electrode 2, and then the main electrode 2 The main discharge is ignited and the gas laser medium in the first main discharge space 2a is discharge-excited. As a result, laser light is generated from the first discharge space 2a.

【0020】同様に、第2の高電圧パルス電源回路10
が駆動されると、第2の主電極3の側方に配置されたピ
ン電極7a、7b間にスパ−ク放電が点弧されたのち、
その主電極3に主放電が点弧されて第2の主放電空間部
3aのガスレ−ザ媒質が放電励起される。それによっ
て、第2の放電空間部3aからレ−ザ光が発生する。
Similarly, the second high voltage pulse power supply circuit 10
Is driven, after spark discharge is ignited between the pin electrodes 7a and 7b arranged on the side of the second main electrode 3,
The main discharge is ignited by the main electrode 3 to discharge and excite the gas laser medium in the second main discharge space 3a. As a result, laser light is generated from the second discharge space portion 3a.

【0021】直列に配置された第1の主電極2の一端側
となる、レ−ザ容器1の一端面には光共振器を構成する
出力ミラ−17が設けられ、第2の主電極3の一端側と
なる上記レ−ザ容器1の他端面には高反射ミラ−18が
設けられている。したがって、第1の主放電空間部2a
および第2の主放電空間部3aで発生したレ−ザ光は上
記光共振器で増幅されて出力ミラ−17から発振出力さ
れるようになっている。
An output mirror 17 constituting an optical resonator is provided on one end face of the laser container 1, which is one end side of the first main electrode 2 arranged in series, and the second main electrode 3 is provided. A highly reflective mirror 18 is provided on the other end surface of the laser container 1 which is one end side of the laser container 1. Therefore, the first main discharge space 2a
The laser light generated in the second main discharge space 3a is amplified by the optical resonator and oscillated and output from the output mirror 17.

【0022】このような構成のガスレ−ザ装置において
は、タイミング制御回路16からの駆動信号によって第
1の主放電空間部2aと第2の主放電空間部3aとに主
放電が交互に点弧されてレ−ザ光が発生する。各放電空
間部2a、3aにおける予備電離は、ガスレ−ザ媒質の
流出側である、上記放電空間部の下流側に配置された上
部ピン電極7aと下部ピン電極7bとの間のスパ−ク放
電によって発生する紫外線で行われる。
In the gas laser device having such a structure, the main discharge is alternately ignited in the first main discharge space 2a and the second main discharge space 3a by the drive signal from the timing control circuit 16. Then, laser light is generated. Pre-ionization in each of the discharge spaces 2a and 3a is a spark discharge between the upper pin electrode 7a and the lower pin electrode 7b, which is located on the downstream side of the discharge space, which is the outflow side of the gas laser medium. Done by the ultraviolet light generated by.

【0023】上記上部ピン電極7aと下部ピン電極7b
とが各放電空間部2a、3aの下流側に配置されている
ことで、主放電が点弧される主放電空間部2a、3aに
予備電離を経験したガスレ−ザ媒質が滞留することがな
い。つまり、予備電離を経験したガスレ−ザ媒質によっ
て各主放電空間部2a、3aに温度勾配が生じることが
ない。
The upper pin electrode 7a and the lower pin electrode 7b
Are disposed on the downstream side of the respective discharge spaces 2a, 3a, so that the gas laser medium that has undergone preliminary ionization does not stay in the main discharge spaces 2a, 3a where the main discharge is ignited. . That is, a temperature gradient is not generated in the main discharge spaces 2a, 3a by the gas laser medium that has undergone preliminary ionization.

【0024】したがって、第1の主放電空間部2aある
いは第2の主放電空間部3aのどちらか一方でレ−ザ光
を発生させた場合、そのレ−ザ光が他方の主放電空間部
を通過する際、その他方の主放電空間部で温度勾配によ
る光路の擾乱を受けることがないから、レ−ザ光の指向
性の低下や発振効率の低下を招くなどのことがなくな
る。
Therefore, when laser light is generated in either the first main discharge space portion 2a or the second main discharge space portion 3a, the laser light is generated in the other main discharge space portion. When passing, since the other main discharge space is not disturbed by the temperature gradient, the directivity of the laser light and the oscillation efficiency are not reduced.

【0025】図3(a)は第1の主放電空間部2aから
パルス発振されたレ−ザ光の出力P1 を示し、同図
(b)は第2の主放電空間部3aからパルス発振された
レ−ザ光の出力P2 を示す。放電空間部2a、3aの一
方で発生するレ−ザ光は、他方の放電空間部で指向性や
発振効率を低下させられることなく出力ミラ−17から
発振出力される。したがって、レ−ザ発振の平均出力は
同図(c)に示すように、(P1 +P2 )となる。つま
り、繰り返しパルス数に比例して増大する。
FIG. 3 (a) shows the laser light output P 1 pulse-oscillated from the first main discharge space 2a, and FIG. 3 (b) shows the pulse oscillation from the second main discharge space 3a. The output P 2 of the laser light thus generated is shown. The laser light generated in one of the discharge spaces 2a, 3a is oscillated and output from the output mirror 17 without deteriorating the directivity and the oscillation efficiency in the other discharge space. Therefore, the average output of the laser oscillation is (P 1 + P 2 ) as shown in FIG. That is, it increases in proportion to the number of repetitive pulses.

【0026】これに対して従来は、予備電離手段が主放
電空間部の上流側に設けられているので、一方の主放電
空間部から出力されたレ−ザ光が他方の主放電空間部を
通過する際、その他方の主放電空間部で予備電離を経験
して温度上昇したガスレ−ザ媒質の温度勾配によって光
路が擾乱される。そのため、レ−ザ発振の平均出力は図
4(a)に示すように(P1 +P2 )よりも小さいP3
となってしまう。
On the other hand, conventionally, since the preionization means is provided on the upstream side of the main discharge space portion, the laser light output from one main discharge space portion flows into the other main discharge space portion. When passing, the optical path is disturbed by the temperature gradient of the gas laser medium whose temperature has risen due to the preliminary ionization in the other main discharge space. Therefore, the average output of the laser oscillation is P 3 which is smaller than (P 1 + P 2 ) as shown in FIG.
Will be.

【0027】図4(b)はパルス繰り返し数fと、平均
出力Pとの関係を示し、この発明によれば(P1
2 )の出力が得られるものの、従来では(P1
2 )よりも小さいP3 の出力しか得られないことを示
している。図5乃至図8はこの発明の第2の実施例を示
す。なお、上記第1の実施例と同一部分には同一記号を
付して説明を省略する。
FIG. 4B shows the relationship between the pulse repetition number f and the average output P. According to the present invention, (P 1 +
Although the output of (P 2 ) can be obtained, in the past, (P 1 +
It shows that only the output of P 3 smaller than P 2 ) can be obtained. 5 to 8 show a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0028】この実施例においては、上部ピン電極7a
と下部ピン電極7bとからなる予備電離手段が、第1の
主放電空間部2aと、第2の主放電空間部3aとの下流
側だけでなく、上流側にも設けられている。つまり、予
備電離に関しては従来と同じ構成である。しかしなが
ら、タイミング制御回路16は第1の高電圧パルス電源
回路9と第2の高電圧パルス電源回路10とを駆動する
タイミングを制御するだけでなく、図6に示すように速
度制御部31を介して第1の送風機4と第2の送風機5
とを制御し、各送風機によって循環させられるガスレ−
ザ媒質の速度を調節するようになっている。
In this embodiment, the upper pin electrode 7a
Preliminary ionization means consisting of the lower pin electrode 7b and the lower pin electrode 7b is provided not only on the downstream side of the first main discharge space 2a and the second main discharge space 3a but also on the upstream side. That is, the preionization has the same configuration as the conventional one. However, the timing control circuit 16 not only controls the timing of driving the first high voltage pulse power supply circuit 9 and the second high voltage pulse power supply circuit 10, but also via the speed control unit 31 as shown in FIG. First blower 4 and second blower 5
And a gas relay that is circulated by each blower.
The speed of the medium is adjusted.

【0029】上記速度制御部31によるガスレ−ザ媒質
の速度制御は以下のごとく行われる。まず、図7に示す
ように各主電極2、3間の主放電空間部2a、3aで発
生する主放電の幅寸法をW、この放電幅のガスレ−ザ媒
質の流入側になる一端から上記流入側に位置するピン電
極7a、7bまでの距離と、ガスレ−ザ媒質の流出側に
位置するピン電極7a、7bまでの距離をそれぞれL、
第1の主電極2と第2の主電極3とに高電圧が交互に印
加される周期T/2としたとき、上記各送風機4、5に
よるガスレ−ザ媒質の速度Vは、 (W+L)/ 1.5T<V<(L/T) …(1)式 に設定される。
The speed control of the gas laser medium by the speed controller 31 is performed as follows. First, as shown in FIG. 7, the width dimension of the main discharge generated in the main discharge spaces 2a, 3a between the respective main electrodes 2, 3 is W. From the one end of this discharge width, which is the inflow side of the gas laser medium, The distances to the pin electrodes 7a and 7b located on the inflow side and the distances to the pin electrodes 7a and 7b located on the outflow side of the gas laser medium are L and
When the period T / 2 in which a high voltage is alternately applied to the first main electrode 2 and the second main electrode 3 is set to T / 2, the velocity V of the gas laser medium by each of the blowers 4 and 5 is (W + L). /1.5T<V<(L/T) (1) Formula is set.

【0030】ガスレ−ザ媒質の速度を上記(1)式のご
とく設定すると、上流側のピン電極7a、7bで予備電
離を受けたガスレ−ザ媒質が主放電空間部2a、3aに
流入する前に各主放電空間部2a、3aにおいて主放電
を点弧させることができ、しかも予備電離を経験したガ
スレ−ザ媒質が各主放電空間部2a、3aから流出した
ときに各主放電空間部2a、3aでつぎの主放電を点弧
させることができることになる。
When the velocity of the gas laser medium is set as in the above formula (1), before the gas laser medium preliminarily ionized by the pin electrodes 7a, 7b on the upstream side flows into the main discharge spaces 2a, 3a. In addition, the main discharge can be ignited in each of the main discharge spaces 2a and 3a, and when the gas laser medium that has undergone the preliminary ionization flows out from each of the main discharge spaces 2a and 3a, each of the main discharge spaces 2a. 3a, the next main discharge can be ignited.

【0031】図8にタイムチャ−トを示す。同図中V1
は第1の放電空間部2aを示し、V2 は第2の放電空間
部3aを示す。まず、周期0において、第1の放電空間
部2aの流入側のピン電極7a、7bに放電が点弧さ
れ、そこで予備電離を受けた速度Vのガスレ−ザ媒質は
同図に直線Aで示すように周期Tで第1の放電空間部2
aに流入する。
FIG. 8 shows a time chart. V 1 in the figure
Indicates the first discharge space 2a, and V 2 indicates the second discharge space 3a. First, in cycle 0, the discharge is ignited to the inflow side pin electrodes 7a and 7b of the first discharge space 2a, and the gas laser medium of speed V that has undergone preionization is shown by a straight line A in the figure. The first discharge space portion 2 at the cycle T
flows into a.

【0032】一方、周期T/2で第2の放電空間部3a
の流入側のピン電極7a、7bに放電が点弧され、そこ
で予備電離を受けた速度Vのガスレ−ザ媒質は同図に直
線Bで示すように周期1.5 Tで第2の放電空間部3aに
流入する。
On the other hand, at the period T / 2, the second discharge space 3a
A discharge is ignited on the inflow side pin electrodes 7a, 7b, and the gas laser medium of speed V subjected to pre-ionization there is a second discharge space 3a with a period of 1.5 T as shown by a straight line B in the figure. Flow into.

【0033】したがって、直線Aで示すガスレ−ザ媒質
が、直線A上の点a1 で示す第1の放電空間部2aに流
入する周期Tの時点で第1の放電空間部2aに主放電を
点弧させれば、第2の放電空間部3aには直線Bで示す
ガスレ−ザ媒質が流入していない。そのため、上記第1
の放電空間部2aからは第2の放電空間部3aで温度勾
配などの光学的擾乱を受けることのないレ−ザ光が発振
出力される。
Therefore, when the gas laser medium indicated by the straight line A flows into the first discharge space 2a indicated by the point a 1 on the straight line A, the main discharge is generated in the first discharge space 2a at the time T. When ignited, the gas laser medium indicated by the line B does not flow into the second discharge space 3a. Therefore, the first
From the discharge space portion 2a, laser light that is not subject to optical disturbance such as temperature gradient in the second discharge space portion 3a is oscillated and output.

【0034】周期T/2で予備電離を経験した、直線B
のガスレ−ザ媒質が、同直線上のbで示す第2の放電空
間部3aに流入する周期1.5 Tの時点では、直線Aで示
す第1の放電空間部2aの上流側で予備電離を受けたガ
スレ−ザ媒質は、直線A上の点aで示すように第1の放
電空間部2aを通過している。したがって、bの時点で
第2の放電空間部3aで主放電を点弧させてレ−ザ光を
発生させれば、そのレ−ザ光は第1の放電空間部2aに
おける温度勾配の影響など、擾乱した光学的影響を受け
ることなく、安定した状態で発振出力させることができ
る。
Straight line B, which has undergone preionization at period T / 2
At the time of a period of 1.5 T in which the gas laser medium of No. 2 flows into the second discharge space portion 3a indicated by b on the same straight line, the gas laser medium undergoes preliminary ionization on the upstream side of the first discharge space portion 2a indicated by the straight line A. The gas laser medium passes through the first discharge space 2a as indicated by the point a on the straight line A. Therefore, if the main discharge is ignited in the second discharge space 3a at the time of b to generate laser light, the laser light is affected by the temperature gradient in the first discharge space 2a. It is possible to oscillate and output in a stable state without being affected by disturbed optical effects.

【0035】また、周期Tでは直線Cで示すように第1
の放電空間部2aの流入側のピン電極7a、7bでガス
レ−ザ媒質が予備電離を受ける。その直線Cのガスレ−
ザ媒質は、直線Bのbで示す、周期1.5 Tの第2の放電
空間部3aで主放電が点弧されるときには点c´で示す
ような位置にあり、第1の放電空間部2aに流入してい
ないから、第2の放電空間部3aで1.5 Tのときに発生
するレ−ザ光に悪影響を及ぼすことがない。
Further, in the cycle T, as shown by the straight line C, the first
The gas laser medium is preionized by the pin electrodes 7a and 7b on the inflow side of the discharge space 2a. Gas line of the straight line C
The medium is located at a position indicated by a point c ′ when the main discharge is ignited in the second discharge space 3a having a period of 1.5 T, which is indicated by b in the straight line B, and is located in the first discharge space 2a. Since it does not flow in, it does not adversely affect the laser light generated at 1.5 T in the second discharge space 3a.

【0036】直線Cのガスレ−ザ媒質が第1の放電空間
部2aに流入し、この第1の放電空間部2aで主放電が
点弧される点cの周期2Tの時点では、直線Dで示す周
期1.5 Tの時点で第2の放電空間部3aの上流側で予備
電離を受けたガスレ−ザ媒質が第2の放電空間部3aに
流入していないから、上記第1の放電空間部2aから発
振出力されるレ−ザ光が第2の放電空間部3aで光学的
擾乱を受けることがない。
The gas laser medium of the straight line C flows into the first discharge space 2a, and at the period 2T of the point c at which the main discharge is ignited in the first discharge space 2a, the straight line D is generated. Since the gas laser medium that has undergone pre-ionization on the upstream side of the second discharge space portion 3a at the time of the period of 1.5 T does not flow into the second discharge space portion 3a, the first discharge space portion 2a The laser light oscillated and output from the second discharge space 3a is not subject to optical disturbance.

【0037】すなわち、ガスレ−ザ媒質の流速を上記
(1)式のごとく設定することで、一対の主放電空間部
2a、3aの一方の上流側で予備電離を経験したガスレ
−ザ媒質は、[V<(L/T)]の条件よりその一方の
主放電空間部に入り込むことのない状態、あるいは[V
>(W+L)/ 1.5T]の条件よりその一方の主放電空
間部から流出した状態で他方の主放電空間部で主放電を
点弧させることができる。したがって、どちらか一方の
主放電空間部で主放電が点弧されてレ−ザ光が発振出力
されたときに、そのレ−ザ光が他方の主放電空間部で光
学的擾乱を受け手出力の低下を招くことがないから、パ
ルス繰り返し数に比例した出力のレ−ザ光を得ることが
できる。
That is, by setting the flow rate of the gas laser medium according to the above equation (1), the gas laser medium that has undergone preliminary ionization on the upstream side of one of the pair of main discharge spaces 2a, 3a is From the condition of [V <(L / T)], one of the main discharge spaces does not enter, or [V
From the condition of> (W + L) /1.5T], the main discharge can be ignited in the other main discharge space while flowing out from the one main discharge space. Therefore, when the main discharge is ignited in one of the main discharge spaces and laser light is oscillated and output, the laser light is optically disturbed in the other main discharge space and is output by hand. Since no reduction is caused, it is possible to obtain laser light whose output is proportional to the number of pulse repetitions.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上述べたように第1の発明は、複数対
の主電極が直列に配置されたガスレ−ザ装置において、
予備電離手段を各主放電空間部のガスレ−ザ媒質が流出
する側の側方に設けるようにした。
As described above, the first invention is a gas laser apparatus in which a plurality of pairs of main electrodes are arranged in series,
Preliminary ionization means is provided on the side of the main laser discharge space where the gas laser medium flows out.

【0039】また、第2の発明は、2対の主電極が直列
に配置された2つの主放電空間部を有するガスレ−ザ装
置において、一方の主放電空間部のガスレ−ザ媒質の流
入側で予備電離を経験したガスレ−ザ媒質が、その主放
電空間部に入り込まない状態あるいはその主放電空間部
から流出した状態で他方の主放電空間部で主放電を点弧
してレ−ザ光を発生させるようにした。
A second invention is a gas laser device having two main discharge spaces in which two pairs of main electrodes are arranged in series, and one main discharge space has a gas laser medium inflow side. In the state where the gas laser medium that has undergone preliminary ionization in the main discharge space does not enter the main discharge space or flows out from the main discharge space, the main discharge is ignited in the other main discharge space and the laser light is emitted. Was generated.

【0040】したがって、この発明によれば、一方の主
放電空間部からレ−ザ光が発振出力されるとき、他方の
主放電空間部に予備電離を経験した、温度勾配のあるガ
スレ−ザ媒質が滞留することがないから、上記レ−ザ光
は熱光学的擾乱を受けることなく安定した状態で出力さ
れる。つまり、レ−ザ発振のパルス数を増大させれば、
そのパルス数の増大に応じて平均出力を大きくすること
ができる。
Therefore, according to the present invention, when laser light is oscillated and output from one main discharge space, the other main discharge space undergoes preionization, and a gas laser medium having a temperature gradient is obtained. Does not stay, the laser light is output in a stable state without being subjected to thermo-optical disturbance. That is, if the number of laser oscillation pulses is increased,
The average output can be increased as the number of pulses increases.

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

【図1】この発明の第1の実施例を示すガスレ−ザ装置
の断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a gas laser device showing a first embodiment of the present invention.

【図2】同じく図1のX−X線に沿う断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【図3】同じく(a)〜(c)はパルスレ−ザ出力の説
明図。
3 (a) to 3 (c) are explanatory views of pulse laser output.

【図4】(a)は従来のパルスレ−ザ出力の説明図、
(b)はこの発明と従来との出力を比較した説明図。
FIG. 4A is an explanatory view of a conventional pulse laser output,
(B) is an explanatory view comparing the output of the present invention with the output of the related art.

【図5】この発明の第2の実施例を示すガスレ−ザ装置
の断面図。
FIG. 5 is a sectional view of a gas laser device showing a second embodiment of the present invention.

【図6】同じく図5のY−Y線に沿う断面図。FIG. 6 is a sectional view taken along line YY of FIG.

【図7】同じく主電極と予備電離ピン電極との配置関係
の説明図。
FIG. 7 is an explanatory view of the positional relationship between the main electrode and the preliminary ionization pin electrode.

【図8】同じく一対の主放電空間部にガスレ−ザ媒質が
流入するタイミングを説明したタイムチャ−ト。
FIG. 8 is a time chart illustrating the timing when the gas laser medium flows into the pair of main discharge spaces.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レ−ザ容器、2、3…主電極、2a、3a…主放電
空間部、4、5…送風機、7a、7b…ピン電極(予備
電離手段)、16…タイミング制御回路(制御手段)、
31…速度制御部(制御手段)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser container, 2 ... 3 Main electrode, 2a, 3a ... Main discharge space part, 4, 5 ... Blower, 7a, 7b ... Pin electrode (pre-ionization means), 16 ... Timing control circuit (control means) ,
31 ... Speed control unit (control means).

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスレ−ザ媒質が封入されたレ−ザ容器
と、このレ−ザ容器内でガスレ−ザ媒質を所定方向に循
環させる送風手段と、上記ガスレ−ザ媒質の循環方向と
交差する方向に沿って直列に配置された複数対の主電極
と、各対の主電極にタイミングをずらして高電圧を印加
することで各対の主電極間の主放電空間部に主放電を発
生させその主放電空間部のガスレ−ザ媒質を励起する励
起制御手段と、上記各主電極の主放電空間部からガスレ
−ザ媒質が流出する側の側方に配置され上記主電極の主
放電に先立って上記主放電空間部を予備電離する予備電
離手段とを具備したことを特徴とするガスレ−ザ装置。
1. A laser container in which a gas laser medium is enclosed, a blowing means for circulating the gas laser medium in a predetermined direction in the laser container, and a circulation direction of the gas laser medium. The main discharge is generated in the main discharge space between the main electrodes of each pair by shifting the timing to the main electrodes of each pair and applying a high voltage to the main electrodes of each pair. Excitation control means for exciting the gas laser medium in the main discharge space, and the main discharge of the main electrodes disposed on the side where the gas laser medium flows out from the main discharge space of each of the main electrodes. A gas laser device comprising a preliminary ionization means for preliminary ionization of the main discharge space.
【請求項2】 ガスレ−ザ媒質が封入されたレ−ザ容器
と、このレ−ザ容器内でガスレ−ザ媒質を所定方向に循
環させる送風手段と、上記ガスレ−ザ媒質の循環方向と
交差する方向に沿って直列に配置された2対の主電極
と、各対の主電極にタイミングをずらして高電圧を所定
の周期で印加することで各対の主電極間の主放電空間部
に主放電を発生させその主放電空間部のガスレ−ザ媒質
を励起するとともに上記レ−ザ容器を循環するガスレ−
ザ媒質の流速を上記送風手段を介して制御する制御手段
と、上記各主電極の両側に配置され上記主電極の主放電
に先立って上記主放電空間部を予備電離する予備電離手
段とを具備し、上記主放電空間部の放電幅をW、この放
電幅のガスレ−ザ媒質の流入側になる一端から上記流入
側になる予備電離手段までの距離をL、各主電極に高電
圧が印加される周期をT/2、ガスレ−ザ媒質の流速を
Vとしたとき、上記ガスレ−ザ媒質の速度Vは、 (W+L)/ 1.5T<V<(L/T) に設定されることを特徴とするガスレ−ザ装置。
2. A laser container in which a gas laser medium is enclosed, a blowing means for circulating the gas laser medium in a predetermined direction inside the laser container, and a circulation direction of the gas laser medium. The main discharge space between the main electrodes of each pair is applied by applying a high voltage to the main electrodes of each pair in series with two pairs of main electrodes arranged in series along the direction of A gas laser that generates a main discharge, excites a gas laser medium in the main discharge space, and circulates in the laser container.
And a control means for controlling the flow velocity of the medium via the blower means, and a preionization means arranged on both sides of each main electrode for preionizing the main discharge space prior to main discharge of the main electrode. Then, the discharge width of the main discharge space is W, the distance from one end of the discharge width on the gas laser medium inflow side to the preionization means on the inflow side is L, and a high voltage is applied to each main electrode. Assuming that the cycle is T / 2 and the flow rate of the gas laser medium is V, the velocity V of the gas laser medium is set to (W + L) /1.5T <V <(L / T). Characterized gas laser device.
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JP2010010551A (en) * 2008-06-30 2010-01-14 Gigaphoton Inc High repetitive pulse gas laser device

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