JPH07307515A

JPH07307515A - パルスガスレーザ装置

Info

Publication number: JPH07307515A
Application number: JP9736494A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yasuoka; 康一安岡; Akira Ishii; 彰石井; Yuji Okita; 裕二沖田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba FA Systems Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba FA Systems Engineering Corp
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、高周波振動電流による予備電離電
極間の過剰の放電を防止して予備電離電極を長寿命化
し、レーザガスの密度乱れを小さくして長パルスのレー
ザを発振できるパルスガスレーザ装置を提供することを
目的とする。【構成】一対の主電極が対向配置している気密容器内
にレーザガスを充填し、このレーザガスの励起によりレ
ーザ光を発生するパルスガスレーザ装置において、主電
極間に接続された第１のコンデンサと、主電極間に直列
接続された第１のコイルと、主電極間に直列接続された
第２のコンデンサ及びスイッチと、第２のコンデンサと
スイッチの接続部分から接続された高圧電源と、主電極
間に直列接続された少なくとも一組の対向した予備電離
電極及び主電極，予備電離電極間に接続された単一ある
いは複数のコンデンサ及び抵抗から成る予備電離手段を
設けたパルスガスレーザ装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体を放電励起してレ
ーザ発振をするパルスガスレーザ装置に係り、特に、パ
ルスレーザ励起回路方式に改良を加えたパルスガスレー
ザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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る放電励起方式のガスレ
ーザ装置が知られている。しかしながら、横方向励起パ
ルスＣＯ２レーザやエキシマレーザを始めとするパルス
ガスレーザ装置等において、グロー放電を均一に点弧す
ることは困難である。一般的に、グロー放電の形成は、
高速のパルス電圧を放電部に印加して行われる（例え
ば、The 8th International Symposium on Gas Flow an
d Chemical Lasers, Sep. 1990やIndustrial excimer a
nd CO2 TEA lasers with kilowatt average output pow
er Hubertus M. von Bergmann et al. 等）。このよう
な従来のパルスガスレーザ装置について、以下に説明す
る。

【０００３】図１５は、従来のパルスガスレーザ装置を
示す構成図である。このパルスガスレーザ装置は、レー
ザガスが気密充填された図示しない容器内に、一対の主
電極１ａ，１ｂが対向して配設され、一方の主電極１ｂ
は接地されている。また、他方の主電極１ａはヘッダコ
イル６（インダクタンスＬ１），回路コイル８（インダ
クタンスＬ２），充電用コンデンサ９（容量Ｃ２）及び
充電用抵抗１０（抵抗値ＲＣ）を直列に介して高圧電源
ＨＶに接続される。

【０００４】さらに、主電極１ａ，１ｂ間に予備電離電
極用コンデンサ３（容量Ｃ３），バラストコイル４（イ
ンダクタンスＬ３），予備電離電極２ａ，２ｂが直列に
接続されている。予備電離電極２ａ，２ｂは微小のギャ
ップを介して、レーザガス中に対向して配設されてい
る。この場合、予備電離電極２ａ，２ｂは主電極１ａ，
１ｂのギャップに対応する位置に複数組配設され（１組
のみ図示）、各予備電離電極対それぞれにバラストコイ
ル４（インダクタンスＬ３）が接続されている。また、
主電極１ａ，１ｂ間には、充電用コイル５（インダクタ
ンスＬＣ）が接続されている。一方、ヘッダコイル６
（インダクタンスＬ１）と回路コイル８との接続間にコ
ンデンサ７（容量Ｃ１）の一端が接続され、他端が接地
されている。

【０００５】また、充電用コンデンサ９（容量Ｃ２）の
充電用抵抗１０側の接続端は、スイッチＳＷを介して接
地される。なお、予備電離用コンデンサ３（容量Ｃ３）
およびコンデンサ７（容量Ｃ１），充電用コンデンサ９
（容量Ｃ２）は、１個ないし複数個から構成される。ま
た、他のコンデンサ，抵抗およびコイル類は単体で構成
されるか、あるいは、複数個が直列もしくは並列に接続
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（紙面に垂直な方向）には、光共振器
（図示せず）が配設されている。

【０００６】次に、このように構成された図１５のパル
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ＳＷが開いている状態で、充電用抵抗１０を介して
高圧電源ＨＶから充電用コンデンサ９，回路コイル８，
ヘッドコイル６，充電用コイル５の通電回路で充電用コ
ンデンサ９を充電する。次にスイッチＳＷを閉じると、
充電用コンデンサ９のスイッチＳＷ側の電位は接地電位
となり、コンデンサ７が回路コイル８を介して充電さ
れ、主電極１ａ，１ｂ間、予備電離コンデンサ３，バラ
ストコイル４，予備電離電極２ａ，２ｂの直列回路の両
端の電圧は、コンデンサ７の充電電圧とほぼ同じにな
る。予備電離電極２ａ，２ｂ間の電圧が放電破壊電圧以
上になると、予備電離放電１４が両電極間で発生し、主
電極１ａ，１ｂ間のレーザガスを予備電離する。

【０００７】図２（ａ）は予備電離電流の変化を示す。
予備電離電極２ａ，２ｂのうち一部の電極間で予備電離
放電１４が発生した時刻をｔ０で示す。さらに充電用コ
ンデンサ９の電荷がコンデンサ７に移行していくと、ｔ
０の時刻で放電しなかった予備電離電極２ａ，２ｂの残
りの電極間でも予備電離放電１４が発生し、この時刻が
ｔ１に相当する。この過程で主電極１ａ，１ｂに加わる
電圧が上昇し、主電極間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１
ａ，１ｂ間にグロー放電が点弧する。この時刻がｔ２に
相当し、予備電離用コンデンサ３からグロー放電１３に
電流が流れるので、図２（ａ）に示すように負極性の大
きな振幅の電流が流れる。グロー放電１３によってレー
ザガスは励起されてレーザ光が発生し、図示していない
光共振器の作用で、主電極１ａ，１ｂの対向軸に直交す
る方向（紙面垂直方向）にレーザー光が射出する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来のパルスガスレーザ装置は、次のような欠点を有
している。すなわち、予備電離電極２ａ，２ｂ間を流れ
る電流は、予備電離用コンデンサ３，バラストコイル
４，予備電離電極２ａ，２ｂ，コンデンサ７，ヘッドコ
イル６の直列回路で決まる振動周波数と電流波高値とな
り、一般には波高値の高い高周波電流となる。このため
グロー放電１３の電流持続時間を長くして、レーザ光の
持続時間を長くする場合には、予備電離電極２ａ，２ｂ
間を流れる高周波電流によって生じるレーザガス密度の
乱れがグロー放電１３に影響し、グロー放電１３が不安
定になって局所的に収縮し、レーザ発振が停止し、長パ
ルスのレーザ発振ができなかった。あるいは、予備電離
電極２ａ，２ｂ間に発生する予備電離放電１４により、
予備電離電極２ａと主電極１ｂ間の絶縁耐力が低下し、
両電極間で放電が発生する。この放電の影響でグロー放
電１３はアーク放電に移行し、レーザ発振は停止する。
また、パルスレーザの繰り返し周波数を高くすると、予
備電離電極２ａ，２ｂ間で高周波電流によりガス密度の
低下が起こり、十分な予備電離作用を起こせなくなる、
また、振動電流の持続時間が長くなると、予備電離電極
２ａ，２ｂの寿命が短くなるという問題があった。

【０００９】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、高周波振動電流による予備電離電極間の過剰
の放電を防止して予備電離電極を長寿命化し、また、レ
ーザガスの密度乱れを小さくして長パルスのレーザを発
振できるパルスガスレーザ装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず、請求項１に対応する発明は、レーザガスが
充填された気密容器内に一対の主電極と予備電離電極と
を配置し、予備電離電極の予備電離放電によって主電極
間にグロー放電を発生させて、レーザガスを励起するこ
とによりレーザ光を射出するパルスガスレーザ装置にお
いて、高圧電源に充電用コンデンサ及び前記レーザガス
励起をスタートさせるスイッチの一端がそれぞれ接続さ
れ、充電用コンデンサの他端とスイッチの他端の間に、
主電極と充電用コイルをそれぞれ並列に接続すると共
に、主電極と並列に、スイッチの閉路時、充電用コンデ
ンサの電荷の移動により充電されるコンデンサを接続
し、少なくとも一組の対向した予備電離電極とこの予備
電離電極に直列接続された単一あるいは複数のコンデン
サ及び予備電離電流の振動を抑制するための制動抵抗と
を備え、予備電極間で予備電離放電を発生させて主電極
間のレーザガスを予備電離する予備電離手段を主電極に
並列に接続するパルスガスレーザ装置である。

【００１１】請求項２に対応する発明は、レーザガスが
充填された気密容器内に一対の主電極と予備電離電極と
を配置し、予備電離電極の予備電離放電によって主電極
間にグロー放電を発生させて、レーザガスを励起するこ
とによりレーザ光を射出するパルスガスレーザ装置にお
いて、高圧電源に抵抗を介して充電用コンデンサ及びレ
ーザガス励起をスタートさせるスイッチの一端がそれぞ
れ接続され、充電用コンデンサの他端とスイッチの他端
との間に充電用コイルを接続し、充電用コンデンサの他
端に主電極に流れる電流時間を制御するヘッドコイルの
一端を接続し、ヘッドコイルの他端とスイッチの他端と
の間に、主電極と、スイッチの閉路時、充電用コンデン
サの電荷の移動により充電されるコンデンサとをそれぞ
れ並列に接続すると共に、少なくとも一組の対向した予
備電離電極とこの予備電離電極に直列接続された単一あ
るいは複数のコンデンサ及び予備電離電流の振動を抑制
するための制動抵抗とを備え、予備電極間で予備電離放
電を発生させて主電極間のレーザガスを予備電離する予
備電離手段を主電極に並列に接続するパルスガスレーザ
装置である。

【００１２】請求項３に対応する発明は、レーザガスが
充填された気密容器内に一対の主電極と予備電離電極と
を配置し、予備電離電極の予備電離放電によって主電極
間にグロー放電を発生させて、レーザガスを励起するこ
とによりレーザ光を射出するパルスガスレーザ装置にお
いて、高圧電源に抵抗を介して充電用コンデンサ及びレ
ーザガス励起をスタートさせるスイッチの一端がそれぞ
れ接続され、充電用コンデンサの他端とスイッチの他端
との間に、スイッチの閉路時、充電用コンデンサの電荷
の移動により充電されるコンデンサを接続し、充電用コ
ンデンサの他端に主電極に流れる電流時間を制御するヘ
ッドコイルの一端を接続し、ヘッドコイルの他端とスイ
ッチの他端との間に、主電極と、充電用コイルとをそれ
ぞれ並列に接続すると共に、少なくとも一組の対向した
予備電離電極とこの予備電離電極に直列接続された単一
あるいは複数のコンデンサ及び予備電離電流の振動を抑
制するための制動抵抗とを備え、予備電極間で予備電離
放電を発生させて主電極間のレーザガスを予備電離する
予備電離手段を並列に接続するパルスガスレーザ装置で
ある。

【００１３】請求項４に対応する発明は、請求項１に対
応する発明において、コイル及び補助充電用コンデンサ
からなる複数組の補助充電手段を設け、この補助充電手
段は、各組の補助充電用コンデンサを充電用コンデンサ
にそれぞれ並列に接続すると共に、各組のコンデンサの
並列接続間にコイルを挿入する構成として充電用コンデ
ンサの容量値を補助充電手段のコンデンサの容量以下に
したパルスガスレーザ装置である。

【００１４】請求項５に対応する発明は、レーザガスが
充填された気密容器内に一対の主電極と予備電離電極と
を配置し、予備電離電極の予備電離放電によって主電極
間にグロー放電を発生させて、レーザガスを励起するこ
とによりレーザ光を射出するパルスガスレーザ装置にお
いて、高圧電源に抵抗を介してコイル及びレーザガス励
起をスタートさせるスイッチの一端がそれぞれ接続さ
れ、コイルの他端とスイッチの他端との間に、高圧電源
により充電され、且つスイッチの閉路時放電して逆極性
に充電される第１のコンデンサを接続すると共に、高圧
電源により第１のコイルを通して充電される第２のコン
デンサと、第１の可飽和リアクトルと、この第１の可飽
和リアクトルの飽和時に第１並びに第２のコンデンサの
電荷の移動により充電される充電用コンデンサとを直列
接続し、第２の可飽和リアクトルとこの第２の可飽和リ
アクトルの飽和時に充電用コンデンサの電荷の移動によ
り充電されるコンデンサとを直列にして充電用コンデン
サに並列接続し、このコンデンサと並列に主電極とこの
主電極に流れる電流時間を制御するヘッドコイルとを直
列接続すると共に、充電用コイルを並列に接続し、且
つ、少なくとも一組の対向した予備電離電極とこの予備
電離電極に直列接続された単一あるいは複数のコンデン
サ及び予備電離電流の振動を抑制するための制動抵抗と
を備え、予備電離電極間で予備電離放電を発生させて主
電極間のレーザガスを予備電離する予備電離手段をコン
デンサに並列に接続するを設けたパルスガスレーザ装置
である。

【００１５】請求項６に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の予備電離手段が、主電極間に直列接続され
たコンデンサ及び対向した予備電離電極から成り、予備
電離電極の少なくとも一方は、カーボンピン電極又は抵
抗ピン電極であるパルスガスレーザ装置である。

【００１６】請求項７に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の主電極の一方をメッシュ状電極とし、予備
電離手段が、メッシュ状電極及びその裏面に設けられた
誘電体及びこの誘電体の他面に接続された制動抵抗から
成るパルスガスレーザ装置である。

【００１７】請求項８に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の主電極の一方をメッシュ状電極とし、予備
電離手段の予備電離電極を前記メッシュ状電極の裏面に
設けたパルスガスレーザ装置である。

【００１８】請求項９に対応する発明は、請求項８に対
応する発明の予備電離手段が、高圧電源から電気的に切
り離されており、メッシュ状電極の裏面に少なくとも一
組の対向した予備電離電極が配置され、予備電離電極間
に単一あるいは複数の制動抵抗及びスイッチ及びコンデ
ンサが直列接続され、コンデンサとスイッチとの間が第
２の高圧電源に接続され、コンデンサのスイッチが接続
されていない側の端子から接続され接地されたコイルと
によって構成されるパルスガスレーザ装置である。

【００１９】請求項１０に対応する発明は、請求項１に
対応する発明の予備電離手段が、主電極間に直列接続さ
れた少なくとも一組の対向した予備電離電極と、主電
極，予備電離電極間に接続された単一あるいは複数の浮
遊容量及び内部抵抗を有するコイルとから成るパルスガ
スレーザ装置である。

【００２０】請求項１１に対応する発明は、請求項１に
対応する発明の予備電離手段が、主電極間に直列接続さ
れた少なくとも一組の対向した予備電離電極と、主電
極，予備電離電極間に接続された単一あるいは複数のコ
ンデンサ及び抵抗と、コンデンサ又は予備電離電極と並
列に接続された整流素子とから成るパルスガスレーザ装
置である。

【００２１】請求項１２に対応する発明は、請求項１に
対応する発明において、主電極，スイッチの他端間にコ
ンデンサを付加し、主電極，コンデンサ間から第２の高
圧電源に接続されるパルスガスレーザ装置である。

【００２２】請求項１３に対応する発明は、レーザガス
が充填された気密容器内に一対の主電極と予備電離電極
とを配置し、予備電離電極の予備電離放電によって主電
極間にグロー放電を発生させて、レーザガスを励起する
ことによりレーザ光を射出するパルスガスレーザ装置に
おいて、高圧電源に充電用コンデンサ及びレーザガス励
起をスタートさせるスイッチの一端がそれぞれ接続さ
れ、充電用コンデンサの他端とスイッチの他端の間に、
昇圧トランスの１次巻線側端子をそれぞれ接続し、昇圧
トランスの２次巻線側端子間に主電極と充電用コイルと
を接続すると共に、主電極に、スイッチの閉路時、充電
用コンデンサの電荷の移動により充電されるコンデンサ
を並列接続し、少なくとも一組の対向した予備電離電極
とこの予備電離電極に接続された単一あるいは複数のコ
ンデンサ及び予備電離電流の振動を抑制するための制動
抵抗と予備電離放電をスタートさせる第２のスイッチと
を備え、予備電極間で予備電離放電を発生させて主電極
間のレーザガスを予備電離をする予備電離手段を主電極
に並列に接続するパルスガスレーザ装置である。

【００２３】請求項１４に対応する発明は、レーザガス
が充填された気密容器内に一対の主電極と、この主電極
と並列に予備電離電極を接続し、高圧電源により充電さ
れた充電用コンデンサの充電電圧を予備電離コンデンサ
を介して予備電離電極に印加し、この電圧印加によって
予備電離電極間に予備電離放電を発生させ、この予備電
離放電をトリガーとして主電極にグロー放電を発生させ
てレーザガスを励起することにより、レーザ光を射出す
るパルスガスレーザ装置において、予備電離電極を通し
て主電極間を流れる振動電流を抑制する制動抵抗を予備
電極に直列に接続したことを特徴とするパルスガスレー
ザ装置である。

【００２４】請求項１５に対応する発明は、請求項１乃
至１４の何れか１項に対応する発明において、予備電離
手段内に単一あるいは複数のコイルを挿入したパルスガ
スレーザ装置である。

【００２５】

【作用】従って、請求項１乃至３の何れか１項に対応す
る発明は、以上のような手段を講じたことにより、予備
電離電極間を流れる電流は、コンデンサ、抵抗からなる
直列接続回路によって制動され、高周波振動電流とはな
らない。このため予備電離電極間の放電によって生じる
レーザガス密度の乱れは非常に少なく、長パルス運転が
可能になる。また予備電離電極間の密度乱れが少ないた
め高繰り返し運転時に予備電離不足となることがない。
予備電離電流は波高値、振動持続時間ともに大幅に低減
できるので、予備電離電極の寿命は飛躍的に伸びる。

【００２６】請求項４に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な作用の他、充電手段から継続して電
流が流れ続けるので長パルス運転を安定に行うことがで
きる。

【００２７】請求項５に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な作用の他、スイッチと直列接続され
た第２のコイルによりスイッチを流れる電流の最大値お
よび周期が減少しスイッチの動作責務を低減することが
できる。

【００２８】請求項６に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な作用の他、予備電離電極に抵抗を有
する抵抗ピンあるいはカーボンピン電極を用いているの
で、抵抗を省略でき、回路の部品数を低減できる。

【００２９】請求項７に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な作用の他、メッシュ状電極と誘電体
を用い、これらが予備電離電極を兼ねているので、簡単
な回路構成にすることができる。

【００３０】請求項８に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な作用の他、予備電離電極をメッシュ
状電極の裏面に配置しているので、レーザガス充填容器
内の構造を簡単なものとし、信頼性，安定性を向上させ
ることができる。

【００３１】請求項９に対応する発明は、請求項８に対
応する発明と同様な作用の他、予備電離手段を主電極系
から分離しているので、扱いが簡便である。請求項１０
に対応する発明は、請求項１に対応する発明と同様な作
用の他、予備電離手段内に浮遊容量及び内部抵抗を有す
るコイルを用いているので、回路を簡単にすることがで
きる。

【００３２】請求項１１に対応する発明は、請求項１に
対応する発明と同様な作用の他、予備電離手段内のコン
デンサ間に整流素子を接続しているので、予備電離電極
間に負極性電流が流れず、予備電離電極間の放電によっ
て生じるレーザガス密度の乱れはより一層少なく、長パ
ルス運転が可能になる。また予備電離電極間の密度乱れ
が少ないため高繰り返し運転時に予備電離不足となるこ
とがない。従って、より一層予備電離電極の寿命が伸び
る。

【００３３】請求項１２に対応する発明は、請求項１に
対応する発明と同様な作用の他、付加されたコンデンサ
及び第２の高圧電源によって主電極に加わる電圧の一部
を分担するので、スイッチに流れる電流を減少させるこ
とができ、スイッチの動作責務を低減できる。

【００３４】請求項１３に対応する発明は、請求項１に
対応する発明と同様な作用の他、昇圧トランスを用いて
いるので、スイッチング電圧を低下することができる。
また、予備電離手段に用いられている第２のスイッチも
予備電離手段内の抵抗のため動作責務を非常に小さくす
ることができる。

【００３５】請求項１４に対応する発明は、請求項１に
対応する発明と同様な作用を有する。請求項１５に対応
する発明は、請求項１乃至１４の何れか１項に対応する
発明と同様な作用の他、予備電離電極手段にコイルを接
続しているので、複数組の各予備電離電極間にバラスト
効果が働き、より安定した予備電離放電を起こすことが
できる。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図１は、本発明に係るパルスガスレーザ装置
の第１実施例を示す構成図である。

【００３７】このパルスガスレーザ装置は、レーザガス
が気密に充填され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１ｂ
は接地されている。また、他方の主電極１ａは、ヘッダ
コイル６（インダクタンスＬ１），充電用コンデンサ９
（容量Ｃ２）及び充電用抵抗１０（抵抗値ＲＣ）を直列
に介して高圧電源ＨＶ１に接続されている。また、主電
極１ａ，１ｂ間に予備電離電極用コンデンサ３（容量Ｃ
３），バラストコイル４（インダクタンスＬ３），予備
電離電極２ａ，２ｂ及び制動抵抗（抵抗値Ｒｄ）１５が
直列に接続されている。予備電離電極２ａ，２ｂは微小
のギャップを介して、レーザガス中に対向して配設され
ている。

【００３８】この場合、予備電離電極２ａ，２ｂは主電
極１ａ，１ｂギャップに対応する位置に複数組配設さ
れ、各予備電離電極対それぞれにバラストコイル４が接
続されている。また、主電極１ａ，１ｂ間には、コンデ
ンサ７（容量Ｃ１）が接続されている。一方、ヘッダコ
イル６と充電用コンデンサ９との接続間に充電用コイル
５（インダクタンスＬＣ）の一端が接続され、他端が接
地されている。

【００３９】また、充電用コンデンサ９（容量Ｃ２）の
充電用抵抗１０側の接続端は、スイッチＳＷ１を介して
接地される。なお、予備電離用コンデンサ３（容量Ｃ
３）およびコンデンサ７（容量Ｃ１），充電用コンデン
サ９（容量Ｃ２）は、１個ないし複数個から構成され
る。また、他のコンデンサ，抵抗およびコイル類は単体
で構成されるか、あるいは、複数個が直列もしくは並列
に接続されて構成されている。また、予備電離用コンデ
ンサ３，バラストコイル４，予備電離電極２ａ，２ｂ，
制動抵抗１５は、予備電離手段の一例である予備電離部
を成しており、これが複数組（１組のみ図示）設けられ
ている。また、主電極１ａ，１ｂの対向軸に直交する方
向（紙面に垂直な方向）には、光共振器（図示せず）が
配設されている。

【００４０】なお、予備電離部は、複数の予備電離電極
２ａ，２ｂ及びバラストコイル４に単一の予備電離用コ
ンデンサ３，制動抵抗１５を接続したものでもよい。次
に、このように構成された図１のパルスガスレーザ装置
の動作を以下に説明する。

【００４１】まず、初期状態においては、スイッチＳＷ
１は開いており、充電用コンデンサ９は、高圧電源ＨＶ
１，充電用抵抗１０，充電用コンデンサ９，充電用コイ
ル５，接地という経路で充電される。続いて、スイッチ
ＳＷ１が閉じると充電用コンデンサ９のスイッチＳＷ１
側の電位は接地電位となり、コンデンサ７が充電され、
主電極１ａ，１ｂ間、予備電離用コンデンサ３，バラス
トコイル４，予備電離電極２ａ，２ｂ，制動抵抗１５の
直列回路の両端電圧は、ほぼコンデンサ７の充電電圧と
同じになる。予備電離電極２ａ，２ｂ間の電位差が放電
破壊電圧以上になると、スパーク放電である予備電離放
電１４が両電極間で発生し、主電極１ａ，１ｂ間のレー
ザガスを予備電離する。

【００４２】このとき予備電離電流の変化は図２（ｂ）
のようになる。図２（ａ）と異なり制動抵抗１５（抵抗
値Ｒｄ）の作用で予備電離電流はピーク電流値が減少す
る。また、時刻ｔ０で予備電離電極２ａ，２ｂのうちの
一部で予備電離放電１４が発生した後の予備電離電流の
振動は急速に減衰する。さらに充電用コンデンサ９の電
荷がコンデンサ７に移行していくと、時刻ｔ０で放電し
なかった予備電離電極２ａ，２ｂの電極間でも予備電離
放電１４が発生する。この時刻がｔ１であり、振動電流
の減衰は急速になる。この過程で主電極１ａ，１ｂ間に
加わる電圧が上昇し、主電極間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１３が点弧する。この時刻
がｔ２に相当し、予備電離用コンデンサ３から主電極１
ａ，１ｂ間に電流が流れるので、図２（ｂ）に示すよう
に負極性の大きな振幅の電流が流れるが図２（ａ）と異
なり予備電離電流の振動は持続しない。グロー放電１３
によってレーザガスは励起されてレーザ光を発生し、図
示していない光共振器の作用で、主電極１ａ，１ｂの対
向軸に直交する方向（紙面垂直方向）にレーザ光が射出
する。

【００４３】なお、本実施例では制動抵抗１５の抵抗値
Ｒｄは、（１）式に適合するものを用いた。Ｒｄ≧｛（４×Ｌ３）／Ｃ３｝^0.5 …（１）このように本実施例のパルスガスレーザ装置は、予備電
離部にバラストコイル４，予備電離用コンデンサ３に加
え、制動抵抗１５を設けたので、グロー放電１３が発生
した後に予備電離電流の振動が持続せず、グロー放電１
３の電流持続時間を長くして、レーザ光の持続時間を長
くする場合でも、予備電離電流によって生じるレーザガ
ス密度の乱れは小さくグロー放電１３は安定に維持され
長パルスのレーザ発振が可能になる。また、パルスレー
ザの繰り返し周波数を高くする場合でも、予備電離電極
２ａ，２ｂ間で予備電離電流によるガス密度の低下が起
こらず、十分な予備電離作用を起こすことができる。ま
た、予備電離電流の持続時間が短いので、予備電離電極
２ａ，２ｂの寿命が飛躍的に延びる。また、予備電離用
コンデンサ３の容量値を適当な値まで下げることによっ
て、予備電離電極２ａ，２ｂ間を流れる予備電離電流値
を下げることができ、予備電離電極の寿命を長くするこ
とができる。

【００４４】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図３は、本
発明に係るパルスガスレーザ装置の第２実施例を示す構
成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説明
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００４５】このパルスガスレーザ装置は、第１実施例
に示した充電用コンデンサ９（容量Ｃ２）の両端子間に
複数組のコイルとコンデンサを梯子状に並列接続したも
の（梯子型回路）である。すなわち、充電用コンデンサ
９に並列に、コンデンサ１７（容量Ｃ４），コンデンサ
１９（容量Ｃ５）及びコンデンサ２１（容量Ｃ６）がそ
れぞれ接続され、これらコンデンサ９，１７，１９，２
１の各並列接続間にコイル１６（インダクタンスＬ
４），コイル１８（インダクタンスＬ５），コイル２０
（インダクタンスＬ６）がそれぞれ挿入されている。ま
た充電用コンデンサ９の容量Ｃ２は、並列に接続される
梯子型回路を構成するコンデンサ１７（容量Ｃ４），コ
ンデンサ１９（容量Ｃ５），コンデンサ２１（容量Ｃ
６）の各容量値以下に設定してある。また、その他の構
成は第１実施例の構成と同じなので、ここではその説明
を省略する。

【００４６】次に、このような構成された本実施例のパ
ルスガスレーザ装置の動作について第１実施例の動作と
異なる点を説明する。本実施例では、グロー放電１３を
流れる電流は、図４の（Ａ）に示すように流れる。図４
の（Ｂ）に示す放電電流は、梯子型回路を使用しない場
合の放電電流波形を示す。放電電流の初期スパイク状電
流はコンデンサ７から流れる電流に対応する。放電電流
は、波形（Ａ）に示すように初期スパイク電流の後、充
電用コンデンサ９から電流が流れ、その後梯子型回路か
ら電流が流れる。充電用コンデンサ９の容量Ｃ２が、梯
子型回路を構成するコンデンサ１７，１９，２１の容量
値以下に設定してあるため、初期スパイク電流が流れた
後の放電電流の増加割合は小さい。この期間に予備電離
電流は減衰している。このような梯子型回路から長パル
スの電流が流れる期間は、予備電離電流が流れていない
ために予備電離電極２ａと主電極１ｂ間の耐電圧特性が
低下し、両者間にアーク放電が発生するのでグロー放電
１３が不安定になることはない。以上のように長パルス
運転をした場合でも、グロー放電１３は安定に持続でき
る。

【００４７】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置では、第１実施例の構成に加えて、充電用コンデンサ
９に並列に梯子状にコイルとコンデンサを設け、充電用
コンデンサ９の容量Ｃ２を梯子状に接続したコイルの容
量Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６以下にしたので、第１実施例と同様
な効果を得ることができると共に、予備電離電極２ａと
主電極１ｂ間の耐電圧特性が低下してアーク放電が発生
しグロー放電１３が不安定になることはなく、レーザ発
振の長パルス運転をした場合でも、グロー放電１３は安
定して持続でき、安定に長パルス発振ができる。

【００４８】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図５は、本
発明に係るパルスガスレーザ装置の第３実施例を示す構
成図である。このパルスガスレーザ装置は、レーザガ
スが気密に充填され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１
ｂは接地されている。また主電極１ａはヘッダコイル６
（インダクタンスＬ１），可飽和リアクトル２３（イン
ダクタンスＬＳ１），可飽和リアクトル２４（インダク
タンスＬＳ２），コンデンサ２５（容量Ｃ７），コイル
２７（インダクタンスＬ８）及び充電用抵抗１０（抵抗
値ＲＣ）を直列に介して高圧電源ＨＶ１に接続される。

【００４９】また、主電極１ａには予備電離電極用コン
デンサ３（容量Ｃ３）及びバラストコイル４（インダク
タンスＬ３）が予備電離電極２ａ，２ｂと直列に接続さ
れ、さらに、制動抵抗（抵抗値Ｒｄ）１５を介して接地
されている。予備電離電極２ａ，２ｂは微小のギャップ
を介して、レーザガス中に対向して配設されている。予
備電離電極２ａ，２ｂは主電極１ａ，１ｂのギャップに
対応して複数組配設され（１組のみ図示）、各予備電離
電極対それぞれにバラストコイル４（インダクタンスＬ
３）が接続されている。主電極１ａは、充電用コイル５
（インダクタンスＬＣ）を介して接地されている。ま
た、ヘッダコイル６（インダクタンスＬ１）と可飽和リ
アクトル２３の間からコンデンサ７（容量Ｃ１）が接続
され、さらに、接地されている。さらに、可飽和リアク
トル２３（インダクタンスＬＳ１）と可飽和リアクトル
２４（インダクタンスＬＳ２）との間から充電用コンデ
ンサ９（容量Ｃ２）が接続され、さらに接地されてい
る。さらに、コンデンサ２５（容量Ｃ７）とコイル２７
の間からコンデンサ２６（容量Ｃ８）が接続され、さら
に接地されている。また、コイル２７と重電用抵抗１０
の間からスイッチＳＷ１が接続され、さらに接地されて
いる。

【００５０】なお、予備電離用コンデンサ３（容量Ｃ
３）およびコンデンサ７（容量Ｃ１），充電用コンデン
サ９（容量Ｃ２）は、１個ないし複数個から構成され
る。また、他のコンデンサ，抵抗およびコイル類は単体
で構成されるか、あるいは、複数個が直列もしくは並列
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（紙面に垂直な方向）には、光
共振器（図示せず）が配設されている。

【００５１】次に、このように構成されたパルスガスレ
ーザ装置の動作を以下に説明する。まず、初期状態にお
いては、スイッチＳＷ１は開いており、コンデンサ２６
は高圧電源ＨＶ１により充電用抵抗１０，コイル２７を
介して充電されている。一方、コンデンサ２５は、高圧
電源ＨＶ１により充電用抵抗１０，コイル２７を介して
充電されているが、充電経路は、さらに可飽和リアクト
ル２４，可飽和リアクトル２３，ヘッドコイル６，充電
用コイル５となっている。

【００５２】スイッチＳＷ１が閉じると、コンデンサ２
６に蓄えられた電荷はコイル２７，スイッチＳＷ１の経
路で振動して流れ、振動の半周期後には、可飽和リアク
トル２４にコンデンサ２６とコンデンサ２５端子電圧の
和電圧が加わり（すなわち、倍電圧回路になってい
る）、飽和する。可飽和リアクトル２４が飽和すると、
コンデンサ２６とコンデンサ２５に蓄えられた電荷は、
充電用コンデンサ９に移行する。可飽和リアクトル２４
の飽和時のインダクタンスは低い値に設定されているの
で、充電用コンデンサ９が充電される時間は、コンデン
サ２６に蓄えられた電荷が振動する周期よりも短くな
る。このようにして充電用コンデンサ９がパルス充電さ
れると、可飽和リアクトル２３が飽和した時点で、充電
用コンデンサ９からコンデンサ７およびヘッドインダク
タンス６に電流が流れ始める。以後の動作は第１実施例
に示した動作と同様である。

【００５３】また、コンデンサとスイッチＳＷ１の間
に、コイル２７が入っているので、第１実施例の動作に
加えて、スイッチＳＷ１を流れる電流の最大値および周
期が減少され、第１実施例に比較してスイッチの動作責
務が大幅に低減される。

【００５４】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、コイル２７，コンデンサ２５，２６，９，可飽和
リアクトル２４，２３を設けたので、第１実施例と同様
な効果を得ることができると共に、スイッチの寿命を大
幅に延長できる信頼性の高いパルスガスレーザ装置を提
供できる。

【００５５】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図６は、本
発明に係るパルスガスレーザ装置の第４実施例を示す構
成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説明
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００５６】第１実施例に係るパルスガスレーザ装置の
予備電離部は、予備電離用コンデンサ３，バラストコイ
ル４，予備電離電極２ａ，２ｂ，制動抵抗１５をからな
る組を複数組み設けている。これに対して本実施例に係
るパルスガスレーザ装置の予備電離部は、予備電離用コ
ンデンサ３，バラストコイル４，予備電離電極２ａ，２
ｂで組を成し、制動抵抗１５は共通部分とした。すなわ
ち、全ての組みの予備電離電極２ｂの端子は、全て単一
の制動抵抗１５に接続されている。また、その他の構成
は第１実施例の構成と同じなので、ここではその説明を
省略する。

【００５７】このように構成された本実施例のパルスガ
スレーザ装置の動作は、第１実施例の作用と同様であ
る。ただし、単一の制動抵抗１５からそれぞれの予備電
離電極２ｂに接続しているので抵抗の部品数を低減でき
る。

【００５８】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、制動抵抗１５を単一としたので、第１実施例と同
様な効果を得ることができると共に、抵抗の部品数を低
減でき、回路を簡単にできる。

【００５９】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図７は、本
発明に係るパルスガスレーザ装置の第５実施例を示す構
成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説明
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００６０】第１実施例に係るパルスガスレーザ装置の
予備電離部は、予備電離用コンデンサ３，バラストコイ
ル４，予備電離電極２ａ，２ｂ，制動抵抗１５からなる
組を複数組み設けている。これに対して本実施例に係る
パルスガスレーザ装置の予備電離部は、予備電離用コン
デンサ３，バラストコイル４，予備電離電極２ａおよび
予備電離電極２ｂ相当しかつ制動抵抗も兼ねているカー
ボンピン５１からなる組を複数組み設けている。また、
その他の構成は第１実施例の構成と同じなので、ここで
はその説明を省略する。

【００６１】このように構成された本実施例のパルスガ
スレーザ装置の動作は、第１実施例の作用と同様であ
る。ただし、カーボンピンを使用しているので制動抵抗
１５を省略でき、より一層の予備電離電極の長寿命化が
できる。

【００６２】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、予備電離電極２ｂにカーボンピン５１を用いたの
で、第１実施例と同様な効果を得ることができると共
に、制動抵抗１５を省略でき、より一層の予備電離電極
の長寿命化ができる。また、カーボンピンは予備電離電
極２ａの代わりに用いてもよく、さらに、予備電離電極
２ａ，２ｂ両方の代わりに用いてもよい。

【００６３】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図８は、本
発明に係るパルスガスレーザ装置の第６実施例を示す構
成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説明
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００６４】このパルスガスレーザ装置は、主電極１ａ
をメッシュ状電極３６ａ（多孔式電極でもよい）とし、
メッシュ状電極３６ａの裏面にギャップを介して誘電体
５２を配置し、この誘電体５２の他面を制動抵抗１５を
介して接地し、メッシュ状電極３６ａ，誘電体４２，制
動抵抗１５によって予備電離部を構成している。また、
その他の構成は第１実施例の構成と同じなので、ここで
はその説明を省略する。

【００６５】次に、このような構成された本実施例のパ
ルスガスレーザ装置の動作を説明する。メッシュ状電極
３６ａは、第１実施例における予備電離電極２ａを兼ね
ている。また誘電体５２のメッシュ状電極３６ａ側端面
は第１実施例における予備電離電極２ｂに相当し、誘電
体５２そのものは予備電離コンデンサ３に相当してい
る。メッシュ状電極３６ａを使用しているので予備電離
はコロナ放電となるが、他の動作は、第１実施例と同様
である。

【００６６】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、主電極１ａをメッシュ状電極３６ａとし、メッシ
ュ状電極３６ａ電極の裏面にギャップを介して誘電体５
２を配置し、この誘電体５２の他面を制動抵抗１５を介
して接地する構成にしたので、第１実施例と同様な効果
を得ることができると共に、予備電離用コンデンサ３を
誘電体５２で代替でき、簡単な回路構成とすることがで
きる。

【００６７】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いた構成の装置の場合であっ
ても、上述した効果を得ることができる。図９は、本発
明に係るパルスガスレーザ装置の第８実施例を示す構成
図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説明
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００６８】このパルスガスレーザ装置は、主電極１ａ
をメッシュ状電極３６ｂ（多孔式電極でもよい）として
いる。また、メッシュ状電極３６ｂの裏面に予備電離電
極２ａ．２ｂを設け、さらにバラストコイル４，予備電
離用コンデンサ３，制動抵抗１５を介して接地してお
り、これらによって予備電離部を構成している。また、
その他の構成は第１実施例の構成と同じなので、ここで
はその説明を省略する。

【００６９】このように構成された本実施例のパルスガ
スレーザ装置の動作は、第１実施例と同様である。この
ように本実施例のパルスガスレーザ装置は、主電極１ａ
をメッシュ状電極３６ｂとし、予備電離電極２ａ，２ｂ
をメッシュ状主電極３６ｂの裏面に配置したので、第１
実施例と同様な効果を得ることができると共に、レーザ
ガス充填容器内の構造を簡単なものとし、信頼性，安定
性を向上させることができる。

【００７０】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図１０は、
本発明に係るパルスガスレーザ装置の第９実施例を示す
構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して説
明し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００７１】このパルスガスレーザ装置は、主電極１ｂ
をメッシュ状電極３６ｃ（多孔式電極でもよい）とし、
予備電離用コンデンサ３，バラストコイル４，予備電離
用電極２ａ，２ｂ，制動抵抗１５の代わりに、メッシュ
状電極３６ｃの背面に予備電離放電発生装置が設置され
ている。

【００７２】この予備電離放電発生装置は、予備電離用
コンデンサ３の一方の端子が充電用抵抗３７（抵抗値Ｒ
ｐ）を介して高圧電源ＨＶ２に接続されるとともにスイ
ッチＳＷ２を介して接地されている。また予備電離用コ
ンデンサ３の他方の端子は、充電用コイル４０（インダ
クタンスＬＣ２）により接地されている。メッシュ状電
極３６ｃの背面には、予備電離電極４１がメッシュ状電
極３６ｃと電気的に絶縁されて配設されている。予備電
離電極４１は、主電極１ａの幅方向に多数のギャップ部
を有しているだけでなく、紙面垂直方向にも多数のギャ
ップ部を有している。また、予備電離電極４１の主電極
１ａの幅方向１列には、バラストコイル４および制動抵
抗１５が直列接続されて接地されている。また、その他
の構成は第１実施例の構成と同じなので、ここではその
説明を省略する。

【００７３】次に、このように構成されたパルスガスレ
ーザ装置の動作を以下に説明する。まず、初期状態にお
いては、スイッチＳＷ２は開いており、予備電離用コン
デンサ３は充電用抵抗３７を介して高圧電源ＨＶ２から
充電されている。スイッチＳＷ１が閉じると、充電用コ
ンデンサ９の電荷がコンデンサ７に移行して主電極１ａ
とメッシュ状電極３６間に高電圧が印加される。スイッ
チＳＷ２は、スイッチＳＷ１が閉じられるのとほぼ同期
して閉じられ、予備電離用コンデンサ３に蓄えられた電
荷は、予備電離電極４１のギャップ間にアーク放電を発
生させる。ただし、制動抵抗１５の作用で予備電離電極
４１のギャップ間に流れる電流は振動せず、急速に減衰
する。予備電離電極４１のギャップ間に発生する予備電
離放電の効果で主電極１ａ，メッシュ状電極３６ｃ間の
レーザガスは電離され、主電極１ａ，メッシュ状電極３
６ｃ間の高電圧によって予備電離電子は増殖し、主電極
１ａ，メッシュ状電極３６ｃ間にグロー放電１３が発生
する。

【００７４】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、第１実施例の主電極１ｂをメッシュ状電極３６ｃ
とし、予備電離用コンデンサ３，バラストコイル４，予
備電離用電極２ａ，２ｂ，制動抵抗１５の代わりに、メ
ッシュ状電極３６ｃの背面に予備電離用電極４１，バラ
ストコイル４，制動抵抗１５，スイッチＳＷ２，充電用
抵抗３７，高圧電源ＨＶ２，予備電離用コンデンサ３，
充電用コイル４０によって構成される予備電離放電発生
装置を設けたので、第１実施例と同様な効果を得ること
ができると共に、予備電離電極４１を流れる予備電離放
電１４の電流値は制動抵抗１５の作用で低く押さえられ
ているので、スイッチＳＷ２の動作責務は非常に小さ
く、小型のスイッチ素子が使用できる。また、予備電離
放電発生装置は主電極、高圧電源ＨＶ１等からなる主発
振系から分離されているので、扱いが簡便である。

【００７５】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図１１は、
本発明に係るパルスガスレーザ装置の第１０実施例を示
す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して
説明し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００７６】第１実施例に係るパルスガスレーザ装置の
予備電離部は、予備電離用コンデンサ３，バラストコイ
ル４，予備電離電極２ａ，２ｂ，制動抵抗１５からなる
組を複数組み設けている。これに対して本実施例に係る
パルスガスレーザ装置の予備電離部は、予備電離用電極
２ａ，２ｂを介してバラストコイル４（インダクタンス
Ｌ３），コイル２２（インダクタンスＬ７，内部抵抗Ｒ
ｉ，浮遊容量Ｃｓを有する）からなる組を複数組み設け
ている。ここで、コイル２２は内部抵抗Ｒｉ，浮遊容量
Ｃｓを有しており、内部抵抗Ｒｉは制動抵抗１５の抵抗
値Ｒｄに相当し、両者がほぼ同じ値になっており、浮遊
容量Ｃｓは予備電離用コンデンサの容量Ｃ３に相当し、
両者がほぼ同じ値になっている。また、その他の構成は
第１実施例の構成と同じなので、ここではその説明を省
略する。

【００７７】このように構成された本実施例のパルスガ
スレーザ装置の動作は、第１実施例と同様であるが、コ
イル２２のインダクタンス成分によって予備電離放電１
４の電流が減少するため内部抵抗Ｒｉを制動抵抗１５の
抵抗値Ｒｄ以下に設定することができる。

【００７８】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、予備電離部にインダクタンスＬ７，内部抵抗Ｒ
ｉ，浮遊容量Ｃｓを有するコイル２２を設けたので、第
１実施例と同様な効果を得ることができると共に、コイ
ル２２のインダクタンス成分によって予備電離放電１４
の電流が減少するため内部抵抗Ｒｉを制動抵抗１５の抵
抗値Ｒｄ以下に設定することができる。また、予備電離
用コンデンサ３，制動抵抗１５を省略できるので回路を
簡単にすることができる。

【００７９】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図１２は、
本発明に係るパルスガスレーザ装置の第１１実施例を示
す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して
説明し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００８０】このパルスガスレーザ装置は、第１実施例
に係るパルスガスレーザ装置に、予備電離電極２ａ，２
ｂの間にダイオードＤを接続している。また、その他の
構成は第１実施例の構成と同じなので、ここではその説
明を省略する。

【００８１】このように構成された本実施例のパルスガ
スレーザ装置において、第１実施例と構成が同じ部分の
動作は同様であり、構成が異なる部分の動作を以下に説
明する。

【００８２】本実施例では、予備電離電極２ａ，２ｂ間
にダイオードＤを付加しているので、図２（ｂ）に示し
た予備電離電極２ａ，２ｂ間を流れる予備電離放電１４
の電流のうち、負極性の電流はダイオードＤを流れて予
備電離電極２ａ，２ｂ間を流れなくなる。このため、予
備電離放電１４によるガス密度の乱れはさらに減少し、
予備電離電極と主電極１ｂ間の絶縁特性は向上する。こ
の結果、グロー放電１３はパルス幅を長くした場合、あ
るいは繰り返し数を増加させた場合でも安定に点弧す
る。

【００８３】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、予備電離電極２ａ，２ｂ間にダイオードＤを設け
たので、第１実施例と同様な効果を得ることができると
共に、予備電離放電１４によるガス密度の乱れをより少
なくし、予備電離電極と主電極１ｂ間の絶縁特性をより
向上させることができるので、グロー放電はより一層安
定に点弧し、レーザ−発振のパルス幅をより長くするこ
とができ、繰り返し数を増加させることができる。

【００８４】また、本実施例では、ダイオードＤを予備
電離電極２ａ，２ｂ間に接続したが、これは予備電離用
コンデンサ３の間に接続しても同様な効果が得られる。
また、本実施例のパルスガスレーザ装置で、バラストコ
イル４を用いない構成の装置の場合であっても、上述し
た効果を得ることができる。

【００８５】図１３は、本発明に係るパルスガスレーザ
装置の第１２実施例を示す構成図であり、図１と同一部
分には同一符号を付して説明し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。

【００８６】このパルスガスレーザ装置は、主電極１ｂ
を第２充電用コンデンサ２９（容量Ｃｄ）を介して接地
され、さらに、第２充電用コンデンサ２９の主電極１ｂ
側端子から第２充電用抵抗３０（抵抗値Ｒｄ）を介して
第２高圧電源ＨＶ３に接続されている。また、その他の
構成は第１実施例の構成と同じなので、ここではその説
明を省略する。

【００８７】次に、このように構成された図８のパルス
ガスレーザ装置の動作を以下に説明する。まず初期状態
においては、スイッチＳＷ１は開いており、充電用コン
デンサ９は、高圧電源ＨＶ１，充電用抵抗１０，充電用
コンデンサ９，充電用コイル５，接地という経路で充電
される。また第２充電用コンデンサ２９は第２充電用抵
抗３０を介して第２高圧電源ＨＶ３により充電されてい
る。このとき、高圧電源ＨＶ１と第２高圧電源ＨＶ３の
充電極性は同一である。続いて、スイッチＳＷ１が閉じ
ると充電用コンデンサ９のスイッチＳＷ１側の電位は接
地電位となり、コンデンサ７が充電されるとともに、主
電極１ａ，予備電離用コンデンサ３，バラストコイル
４，予備電離電極２ａは、コンデンサ７の電位とほぼ同
じになる。予備電離電極２ａ，２ｂ間の電位差が放電破
壊電圧以上になると、予備電離放電１４が両極間で発生
し、主電極１ａ，１ｂ間のレーザガスを予備電離する。
このとき予備電離電流のピーク電流値が減少するのは、
第１実施例と同様である。さらに充電用コンデンサ９の
電荷がコンデンサ７に移行していく過程で、主電極１
ａ，１ｂ間には、コンデンサ７に充電された電圧と、コ
ンデンサ２９に充電された電圧の和電圧が加わることに
なる。この電圧が、主電極間１ａ，１ｂ間の放電破壊電
圧以上に達すると、主電極間１ａ，１ｂ間にグロー放電
１３が点弧する。グロー放電１３の主な電流経路は、ス
イッチＳＷ１，充電用コンデンサ９，ヘッドコイル６，
主電極１ａ，グロー放電１３，主電極１ｂ，コンデンサ
２９となる。また予備電離電流が流れる経路は、第１実
施例と同様である。

【００８８】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、第１実施例の構成に加え、第２高圧電源ＨＶ３，
第２充電用抵抗３０，第２充電用コンデンサ２９を設け
たので、第１実施例と同様な効果を得ることができると
共に、主電極１ａ，１ｂ間に加える電圧の一部を、第２
充電用コンデンサ２９に分担させることができ、スイッ
チＳＷ１のスイッチ電流はこの分担電圧分だけ減少す
る。このため、スイッチＳＷ１の動作責務を第１実施例
に比較して大幅に低減することができる。

【００８９】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。図１４は、
本発明に係るパルスガスレーザ装置の第１２実施例を示
す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付して
説明し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００９０】このパルスガスレーザ装置は、制動抵抗１
５と接地の間にスイッチＳＷ３が設けられている。ま
た、充電用コンデンサ９，スイッチＳＷ１の代わりに、
昇圧トランス３３の２次巻線に充電用コイル５が接続さ
れ、昇圧トランス３３の１次巻線にはサイリスタ３４と
充電用コンデンサ３５（容量ＣＳ）が接続されている。
さらに、充電用コンデンサ３５は充電用抵抗１０を介し
て高圧電源ＨＶ１に接続されている。また、その他の構
成は第１実施例の構成と同じなので、ここではその説明
を省略する。

【００９１】次に、このように構成された図１４のパル
スガスレーザ装置の動作を以下に説明する。まず初期状
態においては、スイッチＳＷ３およびサイリスタ３４は
開いており、充電用コンデンサ３５は、充電用抵抗１０
を介して高圧電源ＨＶ１から充電されている。サイリス
タ３４が閉じると、充電用コンデンサ３５に蓄えられた
電荷が放出されて電流が流れ、昇圧トランス３３の２次
側には、充電用コンデンサ３５の充電電圧が昇圧されて
発生する。コンデンサ７は昇圧トランス３３の２次側電
圧で充電され、主電極１ａ，１ｂ間の電圧が放電開始電
圧に近づいた時点で、スイッチＳＷ３が閉じられる。ス
イッチＳＷ３が閉じられると、予備電離電極２ｂの電位
は接地電位に近づき、予備電離電極２ａの電位は高電圧
になっているので、予備電離電極２ａ，２ｂ間に予備電
離放電１４が発生して、主電極１ａ，１ｂ間のレーザガ
スを電離する。このとき主電極１ａ，１ｂ間には高電圧
が印加されているので、予備電離放電１４によって電離
された電子は電界によって急速に増殖し、主電極１ａ，
１ｂ間にグロー放電１３が発生する。

【００９２】このように本実施例のパルスガスレーザ装
置は、第１実施例の構成に加え、予備電離部のスイッチ
ＳＷ３を設け，充電用コンデンサ９，スイッチＳＷ１の
代わりに、昇圧トランス３３，サイリスタ３４，充電用
コンデンサ３５を設けたので、第１実施例と同様な効果
を得ることができると共に、昇圧トランス３３を使用す
ることにより、スイッチング電圧を低下することがで
き、サイリスタ３４などの半導体素子を使用することが
可能になる。従って、信頼性の高い長寿命のパルスガス
レーザ装置を供給することができる。また、予備電離電
極２ａ，２ｂ間を流れる予備電離放電１４の電流値は制
動抵抗１５の作用で低く押さえられているので、スイッ
チＳＷ３の動作責務は非常に小さく、小型のスイッチ素
子が使用できる。

【００９３】また、本実施例のパルスガスレーザ装置
で、バラストコイル４を用いない構成の装置の場合であ
っても、上述した効果を得ることができる。さらに、本
発明のパルスガスレーザ装置は、図１５の従来技術と同
様に、主電極間にヘッダコイル６を介することなく充電
用コイル５を接続し、コンデンサ７と主電極１ａ間にヘ
ッダコイル６を接続し、コンデンサ７のヘッダコイル６
側端子から回路コイル８，充電用コンデンサ９，スイッ
チＳＷ１，等の高圧電源ＨＶ１側の部材を接続していく
構成にしてもよい。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は次のような
効果を奏する。請求項１乃至３の何れか１項に対応する
発明は、高周波振動電流による予備電離電極間の過剰の
放電を防止して予備電離電極を長寿命化し、また、レー
ザガス密度の乱れを小さくして長パルスのレーザを安定
して発振できる。

【００９５】請求項４に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な効果の他、充電手段から継続して電
流が流れ続けるので長パルス運転を安定に行うことがで
きる。

【００９６】請求項５に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な効果の他、スイッチと直列接続され
た第２のコイルによりスイッチを流れる電流の最大値お
よび周期が減少しスイッチの動作責務を低減することが
できる。

【００９７】請求項６に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な効果の他、予備電離電極に抵抗を有
する抵抗ピンあるいはカーボンピン電極を用いているの
で、抵抗を省略でき、回路の部品数を低減できる。

【００９８】請求項７に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な効果の他、メッシュ状電極と誘電体
を用い、これらが予備電離電極を兼ねているので、簡単
な回路構成にすることができる。

【００９９】請求項８に対応する発明は、請求項１に対
応する発明と同様な効果の他、予備電離電極をメッシュ
状電極の裏面に配置しているので、レーザガス充填容器
内の構造を簡単なものとし、信頼性，安定性を向上させ
ることができる。

【０１００】請求項９に対応する発明は、請求項８に対
応する発明と同様な効果の他、予備電離手段を主電極系
から分離しているので、扱いを簡便にできる。請求項１
０に対応する発明は、請求項１に対応する発明と同様な
効果の他、予備電離手段内に浮遊容量及び内部抵抗を有
するコイルを用いているので、回路を簡単にすることが
できる。

【０１０１】請求項１１に対応する発明は、請求項１に
対応する発明と同様な効果の他、予備電離手段内予備電
離電極又はコンデンサ間に整流素子を接続しているの
で、予備電離電極間に負極性電流が流れず、予備電離電
極間の放電によって生じるレーザガス密度の乱れはより
一層少なく、さらなる長パルス運転ができる。また予備
電離電極間の密度乱れが少ないため高繰り返し運転時に
予備電離不足となることがない。従って、より一層予備
電離電極の寿命化ができる。

【０１０２】請求項１２に対応する発明は、請求項１に
対応する発明と同様な効果の他、付加されたコンデンサ
及び第２の高圧電源によって主電極に加わる電圧の一部
を分担するので、スイッチに流れる電流を減少させるこ
とができ、スイッチの動作責務を低減できる。

【０１０３】請求項１３に対応する発明は、請求項１に
対応する発明と同様な効果の他、昇圧トランスを用いて
いるので、スイッチング電圧を低下することができる。
また、予備電離手段に用いられている第２のスイッチも
予備電離手段内の抵抗のため動作責務を非常に小さくす
ることができる。

【０１０４】請求項１４に対応する発明は、請求項１に
対応する発明と同様な効果を得ることができる。請求項
１５に対応する発明は、請求項１乃至１４の何れか１項
に対応する発明と同様な効果の他、予備電離電極手段に
コイルを接続しているので、複数組の各予備電離電極間
にバラスト効果が働き、より安定した予備電離放電を起
こすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第１実施
例を示す構成図。

【図２】従来（ａ）と本発明の実施例（ｂ）に係るパル
スガスレーザ装置の予備電離電流を示す波形図。

【図３】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第２実施
例を示す構成図。

【図４】パルスガスレーザ装置の主電極の放電電流を示
す波形図。

【図５】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第３実施
例を示す構成図。

【図６】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第４実施
例を示す構成図。

【図７】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第５実施
例を示す構成図。

【図８】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第６実施
例を示す構成図。

【図９】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第７実施
例を示す構成図。

【図１０】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第８実
施例を示す構成図。

【図１１】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第９実
施例を示す構成図。

【図１２】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第１０
実施例を示す構成図。

【図１３】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第１１
実施例を示す構成図。

【図１４】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第１２
実施例を示す構成図。

【図１５】従来のパルスガスレーザ装置を示す構成図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…主電極、２ａ，２ｂ…予備電離電極、３…
予備電離電極用コンデンサ、４…バラストコイル、５…
充電用コイル、６…ヘッダコイル、７…コンデンサ、１
５…制動抵抗、３８ａ，３６ｂ，３６ｃ…メッシュ状電
極、５１…カーボンピン、Ｄ…ダイオード、ＳＷ１…ス
イッチ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｅ (72)発明者石井彰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 (72)発明者沖田裕二東京都府中市晴見町２丁目24番地の１東芝エフエーシステムエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザガスが充填された気密容器内に一
対の主電極と予備電離電極とを配置し、前記予備電離電
極の予備電離放電によって前記主電極間にグロー放電を
発生させて、レーザガスを励起することによりレーザ光
を射出するパルスガスレーザ装置において、高圧電源に充電用コンデンサ及び前記レーザガス励起を
スタートさせるスイッチの一端がそれぞれ接続され、前記充電用コンデンサの他端と前記スイッチの他端の間
に、前記主電極と充電用コイルをそれぞれ並列に接続す
ると共に、前記主電極と並列に、前記スイッチの閉路時、前記充電
用コンデンサの電荷の移動により充電されるコンデンサ
を接続し、少なくとも一組の対向した前記予備電離電極とこの予備
電離電極に直列接続された単一あるいは複数のコンデン
サ及び予備電離電流の振動を抑制するための制動抵抗と
を備え、前記予備電極間で予備電離放電を発生させて前
記主電極間のレーザガスを予備電離する予備電離手段を
前記主電極に並列に接続することを特徴とするパルスガ
スレーザ装置。
【請求項２】レーザガスが充填された気密容器内に一
対の主電極と予備電離電極とを配置し、前記予備電離電
極の予備電離放電によって前記主電極間にグロー放電を
発生させて、レーザガスを励起することによりレーザ光
を射出するパルスガスレーザ装置において、高圧電源に抵抗を介して充電用コンデンサ及び前記レー
ザガス励起をスタートさせるスイッチの一端がそれぞれ
接続され、前記充電用コンデンサの他端と前記スイッチの他端との
間に充電用コイルを接続し、前記充電用コンデンサの他
端に前記主電極に流れる電流時間を制御するヘッドコイ
ルの一端を接続し、前記ヘッドコイルの他端と前記スイッチの他端との間
に、前記主電極と、前記スイッチの閉路時、充電用コン
デンサの電荷の移動により充電されるコンデンサとをそ
れぞれ並列に接続すると共に、少なくとも一組の対向した前記予備電離電極とこの予備
電離電極に直列接続された単一あるいは複数のコンデン
サ及び予備電離電流の振動を抑制するための制動抵抗と
を備え、前記予備電極間で予備電離放電を発生させて前
記主電極間のレーザガスを予備電離する予備電離手段を
前記主電極に並列に接続することを特徴とするパルスガ
スレーザ装置。
【請求項３】レーザガスが充填された気密容器内に一
対の主電極と予備電離電極とを配置し、前記予備電離電
極の予備電離放電によって前記主電極間にグロー放電を
発生させて、レーザガスを励起することによりレーザ光
を射出するパルスガスレーザ装置において、高圧電源に抵抗を介して充電用コンデンサ及び前記レー
ザガス励起をスタートさせるスイッチの一端がそれぞれ
接続され、前記充電用コンデンサの他端と前記スイッチの他端との
間に、前記スイッチの閉路時、充電用コンデンサの電荷
の移動により充電されるコンデンサを接続し、前記充電
用コンデンサの他端に前記主電極に流れる電流時間を制
御するヘッドコイルの一端を接続し、前記ヘッドコイルの他端と前記スイッチの他端との間
に、前記主電極と、充電用コイルとをそれぞれ並列に接
続すると共に、少なくとも一組の対向した前記予備電離電極とこの予備
電離電極に直列接続された単一あるいは複数のコンデン
サ及び予備電離電流の振動を抑制するための制動抵抗と
を備え、前記予備電極間で予備電離放電を発生させて前
記主電極間のレーザガスを予備電離する予備電離手段を
並列に接続することを特徴とするパルスガスレーザ装
置。
【請求項４】請求項１記載のパルスガスレーザ装置に
おいて、コイル及び補助充電用コンデンサからなる複数組の補助
充電手段を設け、この補助充電手段は、各組の補助充電用コンデンサを前
記充電用コンデンサにそれぞれ並列に接続すると共に、
各組のコンデンサの並列接続間にコイルを挿入する構成
として前記充電用コンデンサの容量値を前記補助充電手
段のコンデンサの容量以下にしたことを特徴とするパル
スガスレーザ装置。
【請求項５】レーザガスが充填された気密容器内に一
対の主電極と予備電離電極とを配置し、前記予備電離電
極の予備電離放電によって前記主電極間にグロー放電を
発生させて、レーザガスを励起することによりレーザ光
を射出するパルスガスレーザ装置において、高圧電源に抵抗を介してコイル及び前記レーザガス励起
をスタートさせるスイッチの一端がそれぞれ接続され、前記コイルの他端と前記スイッチの他端との間に、高圧電源により充電され、且つ前記スイッチの閉路時放
電して逆極性に充電される第１のコンデンサを接続する
と共に、高圧電源により前記第１のコイルを通して充電される第
２のコンデンサと、第１の可飽和リアクトルと、この第
１の可飽和リアクトルの飽和時に前記第１並びに第２の
コンデンサの電荷の移動により充電される充電用コンデ
ンサとを直列接続し、第２の可飽和リアクトルとこの第２の可飽和リアクトル
の飽和時に前記充電用コンデンサの電荷の移動により充
電されるコンデンサとを直列にして前記充電用コンデン
サに並列接続し、このコンデンサと並列に前記主電極とこの主電極に流れ
る電流時間を制御するヘッドコイルとを直列接続すると
共に、充電用コイルを並列に接続し、且つ、少なくとも一組の対向した前記予備電離電極とこ
の予備電離電極に直列接続された単一あるいは複数のコ
ンデンサ及び予備電離電流の振動を抑制するための制動
抵抗とを備え、前記予備電離電極間で予備電離放電を発
生させて前記主電極間のレーザガスを予備電離する予備
電離手段を前記コンデンサに並列に接続することを特徴
とするパルスガスレーザ装置。
【請求項６】予備電離手段は、前記主電極間に直列接
続されたコンデンサ及び対向した予備電離電極から成
り、前記予備電離電極の少なくとも一方は、カーボンピ
ン電極又は抵抗ピン電極であること特徴とする請求項１
記載のパルスガスレーザ装置。
【請求項７】主電極の一方をメッシュ状電極とし、予備電離手段は、前記メッシュ状電極及びその裏面に設
けられた誘電体及びこの誘電体の他面に接続された制動
抵抗から成ること特徴とする請求項１記載のパルスガス
レーザ装置。
【請求項８】主電極の一方をメッシュ状電極とし、予備電離手段の予備電離電極を前記メッシュ状電極の裏
面に設けたこと特徴とする請求項１記載のパルスガスレ
ーザ装置。
【請求項９】予備電離手段は、高圧電源から電気的に切り離されており、メッシュ状電極の裏面に少なくとも一組の対向した予備
電離電極が配置され、前記予備電離電極間に単一あるいは複数の制動抵抗及び
スイッチ及びコンデンサが直列接続され、前記コンデンサとスイッチとの間が第２の高圧電源に接
続され、前記コンデンサの前記スイッチが接続されていない側の
端子から接続され接地されたコイルとによって構成され
ること特徴とする請求項８記載のパルスガスレーザ装
置。
【請求項１０】予備電離手段は、主電極間に直列接続
された少なくとも一組の対向した予備電離電極と、前記主電極，前記予備電離電極間に接続された単一ある
いは複数の浮遊容量及び内部抵抗を有するコイルとから
成ること特徴とする請求項１記載のパルスガスレーザ装
置。
【請求項１１】予備電離手段は、主電極間に直列接続
された少なくとも一組の対向した予備電離電極と、前記主電極，前記予備電離電極間に接続された単一ある
いは複数のコンデンサ及び抵抗と、前記コンデンサ又は前記予備電離電極と並列に接続され
た整流素子とから成ること特徴とする請求項１記載のパ
ルスガスレーザ装置。
【請求項１２】請求項１記載のパルスガスレーザ装置
において、主電極，スイッチの他端間にコンデンサを付加し、前記
主電極，コンデンサ間から第２の高圧電源に接続される
ことを特徴とするパルスガスレーザ装置。
【請求項１３】レーザガスが充填された気密容器内に
一対の主電極と予備電離電極とを配置し、前記予備電離
電極の予備電離放電によって前記主電極間にグロー放電
を発生させて、レーザガスを励起することによりレーザ
光を射出するパルスガスレーザ装置において、高圧電源に充電用コンデンサ及び前記レーザガス励起を
スタートさせるスイッチの一端がそれぞれ接続され、前記充電用コンデンサの他端と前記スイッチの他端の間
に、昇圧トランスの１次巻線側端子をそれぞれ接続し、前記昇圧トランスの２次巻線側端子間に前記主電極と充
電用コイルとを接続すると共に、前記主電極に、前記スイッチの閉路時、充電用コンデン
サの電荷の移動により充電されるコンデンサを並列接続
し、少なくとも一組の対向した前記予備電離電極とこの予備
電離電極に接続された単一あるいは複数のコンデンサ及
び予備電離電流の振動を抑制するための制動抵抗と予備
電離放電をスタートさせる第２のスイッチとを備え、前
記予備電極間で予備電離放電を発生させて前記主電極間
のレーザガスを予備電離をする予備電離手段を前記主電
極に並列に接続することを特徴とするパルスガスレーザ
装置。
【請求項１４】レーザガスが充填された気密容器内に
一対の主電極と、この主電極と並列に予備電離電極を接
続し、高圧電源により充電された充電用コンデンサの充
電電圧を予備電離コンデンサを介して前記予備電離電極
に印加し、この電圧印加によって予備電離電極間に予備
電離放電を発生させ、この予備電離放電をトリガーとし
て前記主電極にグロー放電を発生させてレーザガスを励
起することにより、レーザ光を射出するパルスガスレー
ザ装置において、前記予備電離電極を通して前記主電極間を流れる振動電
流を抑制する制動抵抗を前記予備電極に直列に接続した
ことを特徴とするパルスガスレーザ装置。
【請求項１５】請求項１乃至１４の何れか１項記載の
パルスガスレーザ装置において、予備電離手段内に単一あるいは複数のコイルを挿入した
ことを特徴とするパルスガスレーザ装置。