JPH07183602A - パルスガスレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 予備電離電極に流れる電流を低減し、予備電
離電極の長寿命化を図ったパルスガスレーザ装置を提供
する。 【構成】 レーザガスを気密充填した図示していない放
電容器内に、主電極１ａ、１ｂが対向して配設され、一
方の主電極１ａは接地されている。また、他方の主電極
１ｂは、予備電離電極２ｂと同電位に接続されている。
さらに、レーザガス中には、前記予備電離電極２ｂに対
向して、微小のギャップ３を介して、予備電離電極２ａ
が配設されている。この予備電離電極２ａは、前記主電
極１ｂを機械的に支持する導体から電気的に絶縁されて
レーザガス中から引き出され、バラストインダクタンス
４の一端に接続されている。また、このバラストインダ
クタンス４の他端は、予備電離用コンデンサＣｘの一端
に接続され、さらに、この予備電離用コンデンサＣｘの
他端は、予備電離用抵抗１３を介して接地されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ励起回路の構成
に改良を施したパルスガスレーザ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】放電励起方式のガスレーザ装置では、レ
ーザガス中で空間的に均一なグロー放電を発生させてレ
ーザ発振を得ているが、横方向励起パルスＣＯ₂ レーザ
やエキシマレーザを初めとするパルスレーザ装置では、
グロー放電を均一に点弧することは困難である。そのた
め、一般的には、高速のパルス電圧を放電部に印加して
グロー放電を形成している。

【０００３】図５は、従来のガスレーザ装置の放電部の
構成及び励起回路の一例を示したものである。即ち、レ
ーザガスを気密充填した図示していない容器内に、一対
の主電極１ａ、１ｂが対向して配設され、一方の主電極
１ａは接地されている。また、他方の主電極１ｂには、
予備電離電極２ｂとコンデンサＣｂが並列に接続され、
同電位となっている。なお、コンデンサＣｂの他端は接
地されている。

【０００４】さらに、レーザガス中には、前記予備電離
電極２ｂに対向して、微小のギャップ３を介して、予備
電離電極２ａが配置されている。この予備電離電極２ａ
は、前記主電極１ｂを機械的に支持する導体から電気的
に絶縁されてレーザガス中から引き出され、バラストイ
ンダクタンス４に接続され、さらに、充電用コンデンサ
Ｃ₁ の一端に接続されると共に、充電用インダクタンス
６に接続されている。なお、充電用インダクタンス６の
他端は接地されている。また、前記充電用コンデンサＣ
₁ の他端は、スイッチ７を介して接地されると共に、抵
抗８を介して高圧電源（Ｈ．Ｖ）９に接続されている。

【０００５】なお、以上のコンデンサ、抵抗及びインダ
クタンス類は単体で構成されるか、あるいは、複数個が
並列に接続されて構成されている。また、主電極１ａ、
１ｂの対向軸に直交する方向（紙面に対して垂直な方
向）には、光共振器（図示せず）が配設されている。

【０００６】以上の様に構成された従来のガスレーザ装
置の動作を以下に説明する。まず、スイッチ７が開いて
いる状態で、抵抗８を介して高圧電源９が充電用コンデ
ンサＣ₁ を充電する。そして、スイッチ７が閉じると、
充電用コンデンサＣ₁ のスイッチ７側の電位は接地電位
となり、予備電離電極２ａ側の電位は反転する。続い
て、ギャップ３を介してコンデンサＣｂに電位が移行
し、主電極１ａ、１ｂ間に加わる電圧が、レーザガスの
放電破壊電圧以上に達すると、主電極間１ａ、１ｂ間に
グロー放電１１が点弧する。そして、このグロー放電１
１によってレーザガスを励起してレーザを発生させ、図
示していない光共振器により、主電極１ａ、１ｂの対向
軸に直交する方向（紙面に対して垂直な方向）にレーザ
光が出射する。

【０００７】また、図６は、例えば J.Appl.Phys. 66
(1), 37 1.July 1989 に記載された従来のロングパル
スガスレーザ装置の放電部の構成及び励起回路の一例を
示したものである。即ち、レーザガスを気密充填した図
示していない容器内に、一対の主電極１ａ、１ｂが対向
して配設され、一方の主電極１ａは接地されている。ま
た、他方の主電極１ｂには予備電離電極２ｂが同電位に
接続されている。また、主電極１ｂは、移行用インダク
タンスＬ₀ を介して、パルス整形回路中の充電用コンデ
ンサＣ₁ の一端及び移行用インダクタンスＬ₁ の一端に
接続され、また、充電用インダクタンス６の一端に接続
されている。なお、この充電用インダクタンス６の他端
は接地されている。また、前記移行用インダクタンスＬ
₀ を介さずに、主電極１ｂを、パルス整形回路中の充電
用コンデンサＣ₁ 及び移行用インダクタンスＬ₁ に接続
し、また、充電用インダクタンス６に接続しても良い。

【０００８】また、前記移行用インダクタンスＬ₁ の他
端は、充電用コンデンサＣ₂ の一端及び移行用インダク
タンスＬ₂ の一端に接続され、さらに、この移行用イン
ダクタンスＬ₂ の他端は、充電用コンデンサＣ₃ の一端
及び移行用インダクタンスＬ₃ の一端に接続されてい
る。また、同様に、前記移行用インダクタンスＬ₃ の他
端は、充電用コンデンサＣ₄ に接続されている。そし
て、これらの充電用コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄
の他端は、それぞれ同電位に接続されており、スイッチ
７を介して接地されると共に、抵抗８を介して高圧電源
９に接続されている。

【０００９】なお、パルス整形回路を構成している充電
用コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ 及び移行用インダ
クタンスＬ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ の数は、３段、４段構成とは
限らず、１段もしくは２段以上の複数の構成で成り立っ
ている。この時、パルス整形回路中の充電用コンデンサ
Ｃ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ は、それぞれほぼ同じ容量であ
る。また、以上のコンデンサ、抵抗及びインダクタンス
類は単体で構成されるか、あるいは、複数個が並列に接
続されて構成されている。さらに、主電極１ａ、１ｂの
対向軸に直交する方向（紙面に対して垂直な方向）に
は、光共振器（図示せず）が配設されている。

【００１０】以上の様に構成された従来のロングパルス
ガスレーザ装置の動作を以下に説明する。まず、スイッ
チ７が開いている状態で、抵抗８を介して高圧電源９が
充電用コンデンサＣ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ を充電する。
そして、スイッチ７が閉じると、充電用コンデンサ
Ｃ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ のスイッチ７側の電位は接地電
位となり、予備電離電極２ｂ側の電位は、移行用インダ
クタンスＬ₀ を介して反転する。続いて、ギャップ３を
介してコンデンサＣｂに電位が移行し、主電極１ａ、１
ｂ間に加わる電圧がレーザガスの放電破壊電圧以上に達
すると、主電極１ａ、１ｂ間にグロー放電１１が点弧す
る。そして、このグロー放電１１によってレーザガスを
励起してレーザを発生させ、図示していない光共振器に
より、主電極１ａ、１ｂの対向軸に直交する方向（紙面
に対して垂直な方向）にレーザ光が出射する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の様な
従来のガスレーザ装置には、以下に述べる様な問題点が
あった。即ち、図５に示した従来例においては、充電用
コンデンサＣ₁ に蓄えられたエネルギーは、スイッチ７
が閉じた時に、バラストインダクタンス４を介して、予
備電離電極２ａ、２ｂ間のギャップ３を流れる。そし
て、コンデンサＣｂを充電し、コンデンサＣｂに加わる
電圧が主電極１ａ、１ｂ間の放電破壊電圧以上になると
グロー放電１１が点弧する。しかし、この場合、充電用
コンデンサＣ₁ に蓄えられたエネルギーの全てが予備電
離電極２ａ、２ｂ間に流れ、グロー放電１１に費やされ
るため、予備電離電極２ａ、２ｂに多大の負荷がかか
り、予備電離電極２ａ、２ｂの寿命が短くなるといった
欠点があった。また、上記の様な問題点は、図６に示し
たロングパルスガスレーザ装置においても同様に生じて
いた。

【００１２】本発明は、上述した様な従来技術の問題点
を解消するために提案されたもので、その目的は、予備
電離電極に流れる電流を低減し、予備電離電極の長寿命
化を図ったパルスガスレーザ装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、レーザ媒質中に一対の主電極を対向して配設し、そ
の側方に対を成す予備電離電極を複数個設け、これらの
予備電離電極の放電により発生する紫外光により、前記
主電極間を予備電離状態とするパルスガスレーザ装置に
おいて、前記対を成す予備電離電極の一極に、バラスト
インダクタンス、予備電離用コンデンサ及び抵抗を直列
に接続して、接地したことを特徴とするものである。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
記載のパルスガスレーザ装置において、予備電離用コン
デンサと抵抗との間に、予備電離用インダクタンスを直
列に接続したことを特徴とするものである。

【００１５】さらに、請求項３に記載の発明は、レーザ
媒質中に一対の主電極を対向して配設し、その側方に対
を成す予備電離電極を複数個設け、これらの予備電離電
極の放電により発生する紫外光により、前記主電極間を
予備電離状態とするパルスガスレーザ装置において、前
記対を成す予備電離電極の一極に、バラストインダクタ
ンス及び予備電離用コンデンサを直列に接続して、接地
したことを特徴とするものである。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、請求項３
記載のパルスガスレーザ装置において、予備電離用コン
デンサに、予備電離用インダクタンスを接続して、接地
したことを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】本発明によれば、対を成す予備電離電極の一方
に、バラストインダクタンス、予備電離用コンデンサ、
時には予備電離用インダクタンスと抵抗を直列に接続し
て接地することにより、充電用コンデンサに蓄えられた
エネルギーの一部のみが予備電離電極間に流れるため、
予備電離電極の長寿命化を図ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明によるパルスガスレーザ装置の
一実施例を、図面を参照して具体的に説明する。なお、
図５及び図６に示した従来型と同一の部材には同一の符
号を付して、説明は省略する。

【００１９】本実施例においては、図１に示した様に、
レーザガスを気密充填した図示していない放電容器内
に、主電極１ａ、１ｂが対向して配設され、一方の主電
極１ａは接地されている。また、他方の主電極１ｂは、
予備電離電極２ｂと同電位に接続されている。さらに、
レーザガス中には、前記予備電離電極２ｂに対向して、
微小のギャップ３を介して、予備電離電極２ａが配設さ
れている。この予備電離電極２ａは、前記主電極１ｂを
機械的に支持する導体から電気的に絶縁されてレーザガ
ス中から引き出され、バラストインダクタンス４の一端
に接続されている。また、このバラストインダクタンス
４の他端は、予備電離用コンデンサＣｘの一端に接続さ
れ、さらに、この予備電離用コンデンサＣｘの他端は、
予備電離用抵抗１３を介して接地されている。なお、前
記予備電離用コンデンサＣｘは、予備電離用抵抗１３を
介さずに接地しても良い。

【００２０】また、主電極１ａ、１ｂ間にはコンデンサ
Ｃｂが接続され、コンデンサＣｂの他端は接地されてい
る。さらに、主電極１ｂは、移行用インダクタンスＬ₀
を介して、充電用コンデンサＣ₁ の一端に接続されると
共に、充電用インダクタンス６の一端に接続されてい
る。この充電用インダクタンス６の他端は、充電用抵抗
１０を介して接地され、また、充電用コンデンサＣ₁ の
他端は、スイッチ７を介して接地されると共に、抵抗８
を介して高圧電源９に接続されている。

【００２１】なお、前記移行用インダクタンスＬ₀ 及び
充電用抵抗１０は、必須要件ではなく、移行用インダク
タンスＬ₀ を介さずに、主電極１ｂを充電用コンデンサ
Ｃ₁の一端と、充電用インダクタンス６の一端に接続し
てもよいし、また、充電用抵抗１０を介さずに、充電用
インダクタンス６を接地しても良い。さらに、以上のコ
ンデンサ、抵抗、インダクタンス類は、単体で構成され
るか、あるいは、複数個が並列に接続されて構成されて
いる。また、主電極１ａ，１ｂの対向軸に直交する方向
（紙面に対して垂直な方向）には、光共振器（図示せ
ず）が配設されている。また、充電用コンデンサＣ₁ の
部分に、パルス整形回路を用いた場合にも適用可能であ
る。

【００２２】この様な構成を有する本実施例のパルスガ
スレーザ装置は、以下に述べる様に作用する。即ち、初
期状態においては、スイッチ７は開いており、充電用コ
ンデンサＣ₁ は、高圧電源９−抵抗８−充電用コンデン
サＣ₁ −充電用インダクタンス６−充電用抵抗１０−接
地という経路で充電される。続いて、スイッチ７が閉じ
ると、充電用コンデンサＣ₁ のスイッチ７側の電位は接
地電位となり、予備電離電極２ｂ側の電位は反転する。
そして、コンデンサＣｂに電位が移行し、続いて、予備
電離用コンデンサＣｘに電位が移行する形で、予備電離
電極２ａ、２ｂ間のギャップ３でスパーク放電が起こ
り、このスパーク放電によって紫外線が発生する。この
紫外線により光電子が生成し、これにより、主電極１
ａ、１ｂ間が予備電離され、主電極１ａ、１ｂ間が放電
破壊電圧以上になると、グロー放電１１が形成される。
そして、このグロー放電１１によってレーザガスを励起
してレーザを発生させ、図示していない光共振器によ
り、主電極１ａ、１ｂの対向軸に直交する方向（紙面に
対して垂直な方向）にレーザ光が出射する。

【００２３】なお、本実施例においては、予備電離電極
の一方を、バラストインダクタンス４、予備電離用コン
デンサＣｘ及び予備電離用抵抗１３を介して接地したこ
とにより、予備電離電極２ａ、２ｂ間には、図２に示し
た様に、充電用コンデンサＣ₁ からの全電流の内の一部
のみが流れる。そのため、予備電離電極２ａ、２ｂに多
大の負荷がかかることもなく、予備電離電極の長寿命化
を図ることができる。また、図２に示した様に、スパイ
ク電流後も微小電流が流れているため、絶えず予備電離
を行うことができ、放電安定性が良くなるという利点も
ある。

【００２４】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、種々の変形例が考えられる。即ち、図
３に示した様に、バラストインダクタンス４に接続され
る予備電離用コンデンサＣｘの他端に、予備電離用イン
ダクタンス１４及び予備電離用抵抗１３を直列に接続し
て、接地しても良い。なお、前記予備電離用インダクタ
ンス１４は、予備電離用抵抗１３を介さずに接地しても
良い。この様に構成したパルスガスレーザ装置も、図１
に示した実施例と同様の作用・効果が得られる。

【００２５】さらに、図４に示した様に、図１あるいは
図３に示した実施例における予備電離用コンデンサＣｘ
の代わりに、パルス整形回路を用いても良い。即ち、バ
ラストインダクタンス４の一端は、パルス整形回路の第
１段目の予備電離用コンデンサＣｘ及び予備電離用イン
ダクタンスＬｙに接続され、また、この予備電離用イン
ダクタンスＬｙの他端は、予備電離用コンデンサＣｙの
一端及び予備電離用インダクタンスＬｚの一端に接続さ
れ、さらに、この予備電離用インダクタンスＬｚの他端
は、予備電離用コンデンサＣｚの一端に接続されてい
る。そして、これらの予備電離用コンデンサＣｘ、Ｃ
ｙ、Ｃｚの他端は、それぞれ同電位に接続されており、
予備電離用抵抗１３を介して接地されている。この様に
構成したパルスガスレーザ装置も、図１あるいは図３に
示した実施例と同様の作用・効果が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、対を
成す予備電離電極の一方に、バラストインダクタンス、
予備電離用コンデンサ、時には予備電離用インダクタン
スと抵抗を直列に接続して接地することにより、予備電
離電極に流れる電流を低減し、予備電離電極の長寿命化
を図ったパルスガスレーザ装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパルスガスレーザ装置の一実施例を示
す構成図

【図２】図１に示した実施例において、予備電離電極に
流れる電流を示す図

【図３】本発明の他の実施例を示す構成図

【図４】本発明の他の実施例を示す構成図

【図５】従来のパルスガスレーザ装置の一例を示す構成
図

【図６】従来のロングパルスガスレーザ装置の一例を示
す構成図

【符号の説明】

１ａ、１ｂ…主電極 ２ａ、２ｂ…予備電離電極 ３…ギャップ ４…バラストインダクタンス ６…充電用インダクタンス ７…スイッチ ８…抵抗 ９…高圧電源 １０…充電用抵抗 １１…グロー放電 １３…予備電離用抵抗 １４…予備電離用インダクタンス Ｃ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ …充電用コンデンサ Ｃｂ…コンデンサ Ｌ₀ 、Ｌ₁ 、Ｌ₂ 、Ｌ₃ …移行用インダクタンス Ｃｘ、Ｃｙ、Ｃｚ…予備電離用コンデンサ Ｌｙ、Ｌｚ…予備電離用インダクタンス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/097 Ａ (72)発明者 安岡 康一 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ媒質中に一対の主電極を対向して
   配設し、その側方に対を成す予備電離電極を複数個設
   け、これらの予備電離電極の放電により発生する紫外光
   により、前記主電極間を予備電離状態とするパルスガス
   レーザ装置において、 前記対を成す予備電離電極の一極に、バラストインダク
   タンス、予備電離用コンデンサ及び抵抗を直列に接続し
   て、接地したことを特徴とするパルスガスレーザ装置。
2. 【請求項２】 前記予備電離用コンデンサと抵抗との間
   に、予備電離用インダクタンスを直列に接続したことを
   特徴とする請求項１記載のパルスガスレーザ装置。
3. 【請求項３】 レーザ媒質中に一対の主電極を対向して
   配設し、その側方に対を成す予備電離電極を複数個設
   け、これらの予備電離電極の放電により発生する紫外光
   により、前記主電極間を予備電離状態とするパルスガス
   レーザ装置において、 前記対を成す予備電離電極の一極に、バラストインダク
   タンス及び予備電離用コンデンサを直列に接続して、接
   地したことを特徴とするパルスガスレーザ装置。
4. 【請求項４】 前記予備電離用コンデンサに、予備電離
   用インダクタンスを接続して、接地したことを特徴とす
   る請求項３記載のパルスガスレーザ装置。