JPH0716053B2 - パルスレ−ザ装置 - Google Patents
パルスレ−ザ装置Info
- Publication number
- JPH0716053B2 JPH0716053B2 JP5593085A JP5593085A JPH0716053B2 JP H0716053 B2 JPH0716053 B2 JP H0716053B2 JP 5593085 A JP5593085 A JP 5593085A JP 5593085 A JP5593085 A JP 5593085A JP H0716053 B2 JPH0716053 B2 JP H0716053B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- capacitor
- preionization
- main
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はガスレーザ装置に係り、特にハロゲンガスを使
用する希ガスハライド系エキシマレーザに好適な予備電
離回路の改良に関する。
用する希ガスハライド系エキシマレーザに好適な予備電
離回路の改良に関する。
希ガスハライド系のエキシマレーザ装置では、高気圧中
での一様な放電を得るために主放電に先だち予備放電が
必要とされている。予備放電の方法は、すでにいくつか
提案されているが、中でもスパークギヤツプのアーク放
電を利用したUV光予備電離が、簡単な構造で実現できる
ことから広く利用されている。この方法は、たとえばレ
ーザー研究第12巻第８号（1984年発行）の第426頁から
第433頁に記載された「高効率自動予備電離放電励起XeC
lレーザー」に詳しく論じられている。この論文に述べ
られた方法では、主放電用コンデンサにパルス充電する
際の充電電流を予備電離の電流として利用している。と
ころで、主放電用コンデンサ（前記引用文献のFig.1
（ａ）のC2）のパルス充電電圧、すなわち陽極及び陰極
からなる主電極間の電圧は、できるだけ高い電圧で放電
開始をさせるために、時間的に速く立上げることが必要
とされている。この電圧の立上げに要する時間は通常10
0〜500ns程度が選ばれている。この時間がすなわち予備
電離の時間となる。
での一様な放電を得るために主放電に先だち予備放電が
必要とされている。予備放電の方法は、すでにいくつか
提案されているが、中でもスパークギヤツプのアーク放
電を利用したUV光予備電離が、簡単な構造で実現できる
ことから広く利用されている。この方法は、たとえばレ
ーザー研究第12巻第８号（1984年発行）の第426頁から
第433頁に記載された「高効率自動予備電離放電励起XeC
lレーザー」に詳しく論じられている。この論文に述べ
られた方法では、主放電用コンデンサにパルス充電する
際の充電電流を予備電離の電流として利用している。と
ころで、主放電用コンデンサ（前記引用文献のFig.1
（ａ）のC2）のパルス充電電圧、すなわち陽極及び陰極
からなる主電極間の電圧は、できるだけ高い電圧で放電
開始をさせるために、時間的に速く立上げることが必要
とされている。この電圧の立上げに要する時間は通常10
0〜500ns程度が選ばれている。この時間がすなわち予備
電離の時間となる。
一方、予備電離と主放電開始の時間差が短かすぎると、
レーザ出力が不安定になることが知られているが、これ
は、予備電離直後はどうしても、発生したプラズマが空
間的に十分拡散していないため、引き続き主放電が始ま
ると、放電が片寄りやすくアークへ移行しやすいためと
考えられる。この時間の目安は通常のエキシマレーザの
動作条件から推定すると１μｓ程度となることがわか
る。したがつて、前記引用文献のように、通常の自動予
備電離形のエキシマレードでは、自動化したために、か
えつて最適の予備電離のシーケンスがとれなくなつてい
た。
レーザ出力が不安定になることが知られているが、これ
は、予備電離直後はどうしても、発生したプラズマが空
間的に十分拡散していないため、引き続き主放電が始ま
ると、放電が片寄りやすくアークへ移行しやすいためと
考えられる。この時間の目安は通常のエキシマレーザの
動作条件から推定すると１μｓ程度となることがわか
る。したがつて、前記引用文献のように、通常の自動予
備電離形のエキシマレードでは、自動化したために、か
えつて最適の予備電離のシーケンスがとれなくなつてい
た。
本発明の目的は、安定で効率のよい高気圧パルスレーザ
装置を提供することにある。
装置を提供することにある。
本発明のパルスレーザ装置は、予備電離により発生した
プラズマが放電空間で均一に拡散した後、主放電が開始
するように、予備電離の回路を主放電コンデンサよりも
前段の比較的時間変化をゆるやかな回路中に設け、自動
予備電でかつ、放電の安定化、レーザ発振の高効率化が
得られるようにしたものである。
プラズマが放電空間で均一に拡散した後、主放電が開始
するように、予備電離の回路を主放電コンデンサよりも
前段の比較的時間変化をゆるやかな回路中に設け、自動
予備電でかつ、放電の安定化、レーザ発振の高効率化が
得られるようにしたものである。
以下、本発明の一実施例を第１図に示すエキシマレーザ
の回路図により説明する。
の回路図により説明する。
直流高電圧源１により充電されたエネルギーを蓄積した
コンデンサC1のエネルギーは、スパークギヤツプなどの
制御スイツチ３が閉じると、リアクトル４（インダクタ
ンスL1）を介して、パルス整形回路初段のコンデンサC2
へ充電される。次の段の可飽和リアクトル６はコンデン
サC2が充分充電されるまで、電流が流れないので、コン
デンサC1からコンデンサC2への充電電流i2が流れる正弦
波半波の時間T2は、C1，C2，L1のみで決まる。C2が充分
充電された後、可飽和リアクトル６のインダクタンス値
が小さくなり（Ls1′）、コンデンサC2からコンデンサC
3へ電荷が移行し、コンデンサC3がパルス充電される。
この充電に際しての時間T3はC2，C3，Ls1′で決まる。
以下、同様にして、最終的に主放電コンデンサC4が充電
された後、主電極11A,11B間で主放電が開始する。
コンデンサC1のエネルギーは、スパークギヤツプなどの
制御スイツチ３が閉じると、リアクトル４（インダクタ
ンスL1）を介して、パルス整形回路初段のコンデンサC2
へ充電される。次の段の可飽和リアクトル６はコンデン
サC2が充分充電されるまで、電流が流れないので、コン
デンサC1からコンデンサC2への充電電流i2が流れる正弦
波半波の時間T2は、C1，C2，L1のみで決まる。C2が充分
充電された後、可飽和リアクトル６のインダクタンス値
が小さくなり（Ls1′）、コンデンサC2からコンデンサC
3へ電荷が移行し、コンデンサC3がパルス充電される。
この充電に際しての時間T3はC2，C3，Ls1′で決まる。
以下、同様にして、最終的に主放電コンデンサC4が充電
された後、主電極11A,11B間で主放電が開始する。
以上のようなシーケンスにおいて、回路定数を適当に選
択することにより、第２図に示したように、最終段の主
放電コンデンサC4の充電時間T4を充分短かくすると同時
に、初段の充電時間T2をT4に比べ充分長く設定すること
ができる。第１図に示したように、予備電離電極12,13
をパルス波形整形回路の初段のコンデンサC2の充電回路
に接続しているので、コンデンサC2の充電電流i2は、予
備電離電極12,13間を流れるアーク電流に等しい。した
がつて予備電離のピーク電流の時刻（tp）と主放電開始
の時刻tsの時間差ΔＴは となる。たとえば、T4＝４μs,T3＝１μs,T4＝0.4μｓ
となるように回路素子を設定すると、ΔＴ＝3.1μｓと
なり予備電離により発生したプラズマは放電空間内で十
分拡散し、均一化される。このような状態で、T4＝0.1
μｓの高速で主放電コンデンサC4の電圧を立上げると、
充電途中で自爆することなく、高い電圧で主放電が開始
し、かつ一様な放電が得られ、安定した、効率のよいレ
ーザ出力が得られる。
択することにより、第２図に示したように、最終段の主
放電コンデンサC4の充電時間T4を充分短かくすると同時
に、初段の充電時間T2をT4に比べ充分長く設定すること
ができる。第１図に示したように、予備電離電極12,13
をパルス波形整形回路の初段のコンデンサC2の充電回路
に接続しているので、コンデンサC2の充電電流i2は、予
備電離電極12,13間を流れるアーク電流に等しい。した
がつて予備電離のピーク電流の時刻（tp）と主放電開始
の時刻tsの時間差ΔＴは となる。たとえば、T4＝４μs,T3＝１μs,T4＝0.4μｓ
となるように回路素子を設定すると、ΔＴ＝3.1μｓと
なり予備電離により発生したプラズマは放電空間内で十
分拡散し、均一化される。このような状態で、T4＝0.1
μｓの高速で主放電コンデンサC4の電圧を立上げると、
充電途中で自爆することなく、高い電圧で主放電が開始
し、かつ一様な放電が得られ、安定した、効率のよいレ
ーザ出力が得られる。
すなわち、スイツチ３を閉じると、コンデンサC1が充電
すると共に、充電電流i2がコンデンサC2に流れ、その時
のコンデンサC2の受電電圧v2と充電電流i2とは、第２図
（ａ），（ｂ）に示す特性図となる。充電電流i2は第１
図の予備回路10A,10Bを介して放電室10の予備電離電極1
2,13に流れて、予備電離電極12,13をアーク放電して、
紫外線を発生し、放電室内のプラズマを均一にする。放
電室10にはガス媒質を充填している。この状態で、更に
コンデンサC3およびC4に充電電流が流れると、コンデン
サC3，C4の充電電圧v3，v4は、同図（ｃ），（ｄ）のよ
うな特性図となり、主電極10,11間に同図（ｅ）の主放
電電流i0が流れ、主電極10,11間で均一なグロー放電
（又はアンバランシエー放電）を発生する。つまり、予
備回路10A,10Bを介して主電極10,11より早く予備電離電
極12,13間でのアーク放電による紫外線によつて、プラ
ズマを拡散した状態で、主電極間でグロー放電を行うの
で、グロー放電が均一になり、グロー放電効率を向上さ
せることができる。
すると共に、充電電流i2がコンデンサC2に流れ、その時
のコンデンサC2の受電電圧v2と充電電流i2とは、第２図
（ａ），（ｂ）に示す特性図となる。充電電流i2は第１
図の予備回路10A,10Bを介して放電室10の予備電離電極1
2,13に流れて、予備電離電極12,13をアーク放電して、
紫外線を発生し、放電室内のプラズマを均一にする。放
電室10にはガス媒質を充填している。この状態で、更に
コンデンサC3およびC4に充電電流が流れると、コンデン
サC3，C4の充電電圧v3，v4は、同図（ｃ），（ｄ）のよ
うな特性図となり、主電極10,11間に同図（ｅ）の主放
電電流i0が流れ、主電極10,11間で均一なグロー放電
（又はアンバランシエー放電）を発生する。つまり、予
備回路10A,10Bを介して主電極10,11より早く予備電離電
極12,13間でのアーク放電による紫外線によつて、プラ
ズマを拡散した状態で、主電極間でグロー放電を行うの
で、グロー放電が均一になり、グロー放電効率を向上さ
せることができる。
以上述べた実施例では、予備電離電極は、パルス波形整
形回路の最前段に接続されたが、整形回路の途中の段で
も、回路素子を適当に選ぶことにより、上述の効果は得
られる。
形回路の最前段に接続されたが、整形回路の途中の段で
も、回路素子を適当に選ぶことにより、上述の効果は得
られる。
また、パルス整形回路の段数を増し、初段の電圧、電
流、及びそれらの時間変化をもつとゆるやかにすれば、
制御スイツチ素子を半導体化し、シリコン制御整流器を
用いることもでき、さらに信頼性が向上するという効果
が得られる。
流、及びそれらの時間変化をもつとゆるやかにすれば、
制御スイツチ素子を半導体化し、シリコン制御整流器を
用いることもでき、さらに信頼性が向上するという効果
が得られる。
本発明によれば、予備電離により発生したプラズマが放
電空間で十分拡散し、均一化された後で主放電を開始さ
せることができるので、安定した高効率の高気圧パルス
レーザ装置を提供できるという効果がある。
電空間で十分拡散し、均一化された後で主放電を開始さ
せることができるので、安定した高効率の高気圧パルス
レーザ装置を提供できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例として示したエキシマレーザ
の回路図、第２図（ａ）は第１図のコンデンサ２の充電
電圧v2の特性図、同図（ｂ）は充電電流i2の特性図、同
（ｃ）および（ｄ）はコンデンサC3およびC4の充電電圧
v3およびv4、同図（ｅ）は主電極の主放電電流の特性図
である。 １……直流高電圧源、C1，C2，C3，C4……コンデンサ、
３……制御スイツチ素子、４……リアクトル、6,8……
可飽和リアクトル、10……放電室、10A,10B……予備回
路、11A,11B……主電極、12,13……予備電離電極。
の回路図、第２図（ａ）は第１図のコンデンサ２の充電
電圧v2の特性図、同図（ｂ）は充電電流i2の特性図、同
（ｃ）および（ｄ）はコンデンサC3およびC4の充電電圧
v3およびv4、同図（ｅ）は主電極の主放電電流の特性図
である。 １……直流高電圧源、C1，C2，C3，C4……コンデンサ、
３……制御スイツチ素子、４……リアクトル、6,8……
可飽和リアクトル、10……放電室、10A,10B……予備回
路、11A,11B……主電極、12,13……予備電離電極。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ媒質を有する放電室内に主電極およ
び予備電離電極を配置し、主電極間を制御スイツチと複
数のコンデンサとから成るパルス回路を接続したものに
おいて、制御スイツチ側のパルス回路と予備電離電極と
の間を予備回路により接続することを特徴とするパルス
レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5593085A JPH0716053B2 (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | パルスレ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5593085A JPH0716053B2 (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | パルスレ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61216373A JPS61216373A (ja) | 1986-09-26 |
| JPH0716053B2 true JPH0716053B2 (ja) | 1995-02-22 |
Family
ID=13012799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5593085A Expired - Lifetime JPH0716053B2 (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | パルスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0716053B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088386B2 (ja) * | 1986-02-18 | 1996-01-29 | 三菱電機株式会社 | 放電励起短パルスレ−ザ装置 |
| JPS63288078A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-11-25 | Keisuke Sasaki | エキシマ−レ−ザ−の発振装置 |
| JPH01132185A (ja) * | 1987-11-18 | 1989-05-24 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | パルス電源装置 |
| JPH0266982A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-07 | Komatsu Ltd | パルス放電型ガスレーザの予備電離回路 |
| JPH04221869A (ja) * | 1990-12-21 | 1992-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | エキシマレーザ装置 |
-
1985
- 1985-03-22 JP JP5593085A patent/JPH0716053B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61216373A (ja) | 1986-09-26 |
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