JPH0716047B2 - Gas laser equipment - Google Patents

Gas laser equipment

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JPH0716047B2
JPH0716047B2 JP8799289A JP8799289A JPH0716047B2 JP H0716047 B2 JPH0716047 B2 JP H0716047B2 JP 8799289 A JP8799289 A JP 8799289A JP 8799289 A JP8799289 A JP 8799289A JP H0716047 B2 JPH0716047 B2 JP H0716047B2
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JP
Japan
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discharge
gas laser
cathode
preionization
main discharge
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昇 岡本
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工業技術院長
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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

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はガスレーザ媒質を放電エネルギで励起してレ
ーザ光を放出するガスレーザ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a gas laser device that emits laser light by exciting a gas laser medium with discharge energy.

(従来の技術) 一般に、TEACO2レーザやエキシマレーザなどのガスレー
ザ装置はガスレーザ媒質が収容されたレーザ管内に主放
電電極を構成する陰極と陽極とが離間対向して配置さ
れ、これらの間に主放電を発生させることによって上記
ガスレーザ媒質を励起してレーザ光を放出するようにな
っている。
(Prior Art) Generally, in a gas laser device such as a TEACO 2 laser or an excimer laser, a cathode and an anode constituting a main discharge electrode are arranged in a laser tube containing a gas laser medium so as to face each other with a space between them. By generating a discharge, the gas laser medium is excited to emit laser light.

上記陰極と陽極との間に主放電を発生させるに先立ち、
陰極と陽極との間の空間、つまり放電空間を予備電離手
段によって予備電離し、レーザ発振が効率よく行なえる
ようにしている。予備電離手段としては種々のタイプの
ものがあり、その1つとしてコロナ電極を用いてコロナ
放電を発生させて予備電離する手段がある。
Prior to generating the main discharge between the cathode and the anode,
The space between the cathode and the anode, that is, the discharge space is preionized by the preionization means so that laser oscillation can be performed efficiently. There are various types of preionization means, and one of them is a means for generating a corona discharge using a corona electrode for preionization.

従来、コロナ電極を用いて放電空間を予備電離するガス
レーザ装置としては、第3図に示す構造のものがあっ
た。すなわち、同図中1は密閉容器としてのレーザ管
で、このレーザ管1内にはCO2、N2、Heなどのガスを混
合したガスレーザ媒質が収容されている。また、レーザ
管1内には一対の保持板2が離間対向して配設されてい
る。各保持板2の対向する面にはそれぞれ主放電電極を
構成する陰極3と陽極4とが電気的に導通した状態で保
持固定されている。これら陰極3と陽極4とは高圧電源
5に接続されているとともに上記陰極3はアースされて
いる。
Conventionally, there is a gas laser device having a structure shown in FIG. 3 as a gas laser device for preionizing the discharge space by using a corona electrode. That is, in the figure, reference numeral 1 is a laser tube as a closed container, and a gas laser medium in which a gas such as CO 2 , N 2 or He is mixed is contained in the laser tube 1. A pair of holding plates 2 are arranged in the laser tube 1 so as to face each other with a space therebetween. Cathodes 3 and anodes 4 constituting main discharge electrodes are held and fixed on the opposing surfaces of each holding plate 2 in an electrically conductive state. The cathode 3 and the anode 4 are connected to a high voltage power source 5 and the cathode 3 is grounded.

上記一対の保持板2間には波形整形のためのピーキング
コンデンサ6が接続され、さらにレーザ管1内にはガス
レーザ媒質を矢示方向に循環させるファン7と、このフ
ァン7の上流側に熱交換器8とが配設されている。
A peaking condenser 6 for waveform shaping is connected between the pair of holding plates 2. Further, a fan 7 for circulating a gas laser medium in the direction of the arrow is provided in the laser tube 1, and heat is exchanged upstream of the fan 7. And a container 8 are provided.

上記陰極3は、多数の開口9を有するたとえばパンチン
グメタルやメッシュなどの開口金属板によって形成さ
れ、その内部には予備電離手段としてのコロナ電極11が
収容されている。このコロナ電極11は石英ガラスやマイ
カ板などの誘電体12内に帯状の銅板13が設けられてな
り、上記銅板13は上記高圧電源5に接続されている。
The cathode 3 is formed by an opening metal plate such as a punching metal or a mesh having a large number of openings 9, and a corona electrode 11 as a preionization means is accommodated in the inside thereof. The corona electrode 11 comprises a strip-shaped copper plate 13 provided in a dielectric 12 such as quartz glass or a mica plate, and the copper plate 13 is connected to the high voltage power source 5.

このような構成のガスレーザ装置においては、高圧電源
5が作動して電気エネルギが供給されると、まず銅板13
と陰極3の開口9の内周縁のエッジ部とでコロナ放電が
発生し、それによって陰極3と陽極4との間の放電空間
が予備電離される。そして、放電空間の予備電離が進む
と、陰極3と陽極4との間で主放電が起こり、この主放
電によって生じる分子発生光が図示しない光共振器で共
振されてレーザ光が発振されることになる。
In the gas laser device having such a configuration, when the high voltage power supply 5 is activated and electric energy is supplied, first, the copper plate 13
And corona discharge is generated at the inner peripheral edge portion of the opening 9 of the cathode 3, whereby the discharge space between the cathode 3 and the anode 4 is preionized. Then, when preliminary ionization of the discharge space progresses, a main discharge occurs between the cathode 3 and the anode 4, and the molecule-generated light generated by this main discharge resonates in an optical resonator (not shown) to oscillate laser light. become.

しかしながら、コロナ電極11の銅板13の平面と陰極3の
開口9のエッジ部との間で生じるコロナ放電は電解極度
が十分に高くならないので、放電空間の予備電離電子密
度も低くなってしまう。そのため、上記放電空間が十分
に予備電離されずらい状態となるため、陰極3と陽極4
との間に生じる主放電が不安定な状態となり、安定した
出力でレーザ発振させることができないということがあ
った。
However, since the corona discharge generated between the flat surface of the copper plate 13 of the corona electrode 11 and the edge of the opening 9 of the cathode 3 does not have a sufficiently high electrolytic pole, the preionization electron density in the discharge space also becomes low. Therefore, the discharge space is in a state in which the preionization is not likely to occur sufficiently, so that the cathode 3 and the anode 4
There was a case where the main discharge generated between and became unstable and laser oscillation could not be performed with a stable output.

(発明が解決しようとする課題) このように、従来の予備電離手段は放電空間を十分に予
備電離することができなかったので、陰極と陽極との間
の主放電が安定せず、それによってレーザ出力も不安定
になるということがあった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, since the conventional preionization means cannot sufficiently preionize the discharge space, the main discharge between the cathode and the anode is not stable, and The laser output was sometimes unstable.

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、予備電離による電解強度を十分に強
くして安定したレーザ出力が得られるようにしたガスレ
ー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, and an object thereof is to provide a gas laser device capable of obtaining a stable laser output by sufficiently increasing the electrolytic strength by preionization. is there.

[発明の構成] (課題を解決するための手段及び作用) 上記課題を解決するためにこの発明は、ガスレーザ媒質
を封入した密閉容器と、この密閉容器内に相対向して設
けられる少なくとも一対の主放電電極と、これら主放電
電極間の放電空間を予備電離する予備電離手段と、上記
主放電電極の放電によって生じた上記放電空間における
分子発生光を共振する光共振器とを備えたガスレーザ発
振装置において、上記予備電離手段は上記主放電電極の
少なくとも一方の放電面のほぼ全域にわたって形成され
た複数の開口と、これら開口を有する上記放電面の反対
側に設けられかつ誘電体で被覆された電極体とを具備
し、上記電極体を網目状に形成する。
[Structure of the Invention] (Means and Actions for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention relates to a hermetically sealed container in which a gas laser medium is sealed, and at least a pair of opposed containers provided in the hermetically sealed container. Gas laser oscillation including a main discharge electrode, a preionization means for preionizing the discharge space between the main discharge electrodes, and an optical resonator for resonating the molecule-generated light in the discharge space generated by the discharge of the main discharge electrode In the device, the preionization means is provided with a plurality of openings formed over substantially the entire discharge surface of at least one of the main discharge electrodes, and is provided on the opposite side of the discharge surface having these openings and is covered with a dielectric. An electrode body is provided, and the electrode body is formed in a mesh shape.

このようにすることで、放電空間を十分な電界強度とな
るよう予備電離できるようにした。
By doing so, the discharge space can be preionized so as to have a sufficient electric field strength.

(実施例) 以下、この発明の一実施例を第1図と第2図を参照して
説明する。なお、第3図に示す構成と同一部分には同一
記号を付して説明を省略する。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. The same parts as those in the configuration shown in FIG.

すなわち、この発明における予備電離手段としてのコロ
ナ電極21は、石炭ガラスやマイカなどの誘電正接が少な
い材料からなる誘電体22内に電極体として細い金属線23
を網目状に配設して構成されている。上記金属線23は、
たとえば直径が0.1mm程度の細いピアノ線が用いられて
いる。
That is, the corona electrode 21 as the preionization means in the present invention has a thin metal wire 23 as an electrode body in a dielectric 22 made of a material having a small dielectric loss tangent such as coal glass or mica.
Are arranged in a mesh shape. The metal wire 23 is
For example, a thin piano wire with a diameter of about 0.1 mm is used.

このような構成のガスレーザ装置において、高圧電源5
を作動させると、金属線23と陰極3のそれぞれの開口9
の内周縁のエッジ部との間で放電が発生し、放電空間が
予備電離される。そして、このようにして放電空間の予
備電離が進むと、陰極3と陽極4との間で主放電が発生
し、それによってレーザ発振が行われることになる。
In the gas laser device having such a configuration, the high voltage power source 5
Is activated, the openings 9 of the metal wire 23 and the cathode 3 respectively
A discharge is generated between the inner peripheral edge portion of and the discharge space, and the discharge space is preionized. Then, when the preliminary ionization of the discharge space progresses in this way, a main discharge is generated between the cathode 3 and the anode 4, thereby causing laser oscillation.

ところで、陰極3の開口9の内周縁のエッジ部と金属線
23との間に生じる放電は、上記開口9の内周縁のエッジ
部と金属線23とがともに鋭利であるから、これらの間に
発生する放電の電界強度が高くなる。したがって、放電
空間の予備電離電子密度が高くなり、十分に予備電離さ
れることになるから、陰極3と陽極4との間に生じる主
放電が安定し、レーザ出力も安定することになる。
By the way, the edge portion of the inner peripheral edge of the opening 9 of the cathode 3 and the metal wire
The electric field strength of the electric discharge of the electric discharge generated between the metal wire 23 and the edge portion of the inner peripheral edge of the opening 9 is sharp. Therefore, the density of the preionized electrons in the discharge space is increased and the preionization is sufficiently performed, so that the main discharge generated between the cathode 3 and the anode 4 is stabilized, and the laser output is also stabilized.

しかも、上記コロナ電極21の金属線23は網目状に設けら
れているから、上記金属線23を単に並列に配置した場合
に比べて陰極3との対向面積が増大する。したがって、
電界強度が高くなるとともに電界の分布状態が均一にな
るから、そのことによっても予備電離電子密度が高くな
り、レーザ出力が安定化する。
Moreover, since the metal wires 23 of the corona electrode 21 are provided in a mesh shape, the area facing the cathode 3 is increased as compared with the case where the metal wires 23 are simply arranged in parallel. Therefore,
Since the electric field intensity increases and the electric field distribution becomes uniform, the preionization electron density also increases and the laser output is stabilized.

なお、上記一実施例ではコロナ電極を陰極の背面側に設
置した場合について説明したが、陽極の背面側に設置す
るようにしてもよい。また、誘電体を筒状に形成し、そ
の内部に金属線を収容するようにしてもよい。
In addition, although the case where the corona electrode is installed on the back surface side of the cathode has been described in the above-mentioned embodiment, it may be installed on the back surface side of the anode. Further, the dielectric may be formed in a tubular shape and the metal wire may be housed inside.

[発明の効果] 以上述べたようにこの発明は、陰極と陽極との間の放電
空間を予備電離する予備電離手段として誘電体内に網目
状の電極体を設けたものを用いるようにした。したがっ
て、誘電体内に銅板を設けた従来のコロナ電極に比べて
電界強度の強いコロナ放電を発生させることができるか
ら、放電空間の予備電離電子密度が高くなって十分に予
備電離され、レーザ出力を安定させることができる。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, as the preionization means for preionizing the discharge space between the cathode and the anode, the one in which the mesh electrode body is provided in the dielectric is used. Therefore, since it is possible to generate a corona discharge having a stronger electric field strength than the conventional corona electrode in which the copper plate is provided in the dielectric body, the preionization electron density in the discharge space is increased and the preionization is sufficiently performed, and the laser output is Can be stabilized.

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

第1図はこの発明の一実施例を示すガスレーザ装置の断
面図、第2図は同じくコロナ電極の斜視図、第3図は従
来のガスレーザ装置の断面図である。 1……レーザ管(密閉容器)、3……陰極、4……陽
極、5……高圧電源、21……コロナ電極、22……誘電
体、23……金属線(電極体)。
FIG. 1 is a sectional view of a gas laser device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the same corona electrode, and FIG. 3 is a sectional view of a conventional gas laser device. 1 ... Laser tube (closed container), 3 ... Cathode, 4 ... Anode, 5 ... High-voltage power supply, 21 ... Corona electrode, 22 ... Dielectric material, 23 ... Metal wire (electrode body).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガスレーザ媒質を封入した密閉容器と、こ
の密閉容器内に相対向して設けられる少なくとも一対の
主放電電極と、これら主放電電極間の放電空間を予備電
離する予備電離手段と、上記主放電電極の放電によって
生じた上記放電空間における分子発生光を共振する光共
振器とを備えたガスレーザ発振装置において、上記予備
電離手段は上記主放電電極の少なくとも一方の放電面の
ほぼ全域にわたって形成された複数の開口と、これら開
口を有する上記放電面の反対側に設けられかつ誘電体で
被覆された電極体とを具備し、上記電極体を網目状に形
成したことを特徴とするガスレーザ装置。
1. A closed container enclosing a gas laser medium, at least a pair of main discharge electrodes provided in the closed container so as to face each other, and preionization means for preionizing a discharge space between the main discharge electrodes. In a gas laser oscillator comprising an optical resonator that resonates the molecule-generated light in the discharge space generated by the discharge of the main discharge electrode, the preionization means covers substantially the entire discharge surface of at least one of the main discharge electrodes. A gas laser comprising a plurality of openings formed and an electrode body provided on the opposite side of the discharge surface having these openings and covered with a dielectric, wherein the electrode body is formed in a mesh shape. apparatus.
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