JPH08148742A - ガスレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光共振器の反射鏡の電位を安定にしてと放電
電極との間の距離を短く設定できるようにし、発振動作
を効率良く行なわせる。 【構成】 一対の放電電極１１，１２を５ｍｍ程度存し
て対向配置し、これらを横方向から挟んで対向する位置
に反射鏡１６，１７を設けて光共振器１８を構成する。
反射鏡１６，１７と放電電極１１，１２との間は１０ｍ
ｍ以下の距離で配置される。放電電極１１，１２間には
高周波電源１３から給電される。放電電極１１，１２間
は、主インダクタンスコイル１９が接続され、反射鏡１
６，１７は放電電極１１，１２との間を補助インダクタ
ンスコイル２０，２０によって接続されている。これに
より、反射鏡１６，１７の電位が安定するので、発振動
作中において、放電電極１１，１２との間でスパッタリ
ングなどが発生せず、効率良くレーザ光を出力させるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電極間に高周波電圧を
印加して放電を行なわせることによりレーザ光を発振さ
せるガスレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３には、一般的なガスレーザ装置の縦
断面構造が示されている。この図３において、断面矩形
状をなす外部風洞１内には、断面Ｕ字状の金属製内部風
洞２が設けられている。外部風洞１側には、その上面中
央部に平板状の第１の誘電体３ａが気密に取り付けら
れ、内部風洞２側には、その上面開口部分を閉鎖するよ
うにして平板状の第２の誘電体３ｂが気密に取り付けら
れており、これら誘電体３ａ，３ｂ間に所定ギャップの
放電空間５が存する構成となっている。また、第１の誘
電体３ａの上面中央部には高圧側電極４ａが取り付けら
れ、第２の誘電体３ｂの下面中央部には低圧側電極４ｂ
が設けられており、これら電極４ａ，４ｂ間には交流電
源６から高周波電圧が印加される構成となっている。

【０００３】外部風洞１および内部風洞２間の空間部に
は、レーザガスが６０Ｔｏｒｒ程度の圧力で封入され、
内部風洞２内は外気に連通される。外部風洞１内の下部
には、レーザガスを矢印Ａ方向に循環させるための送風
機７および放電空間５を流れた後のレーザガスを冷却す
るための熱交換器８が配置される。

【０００４】このような構成のガスレーザ装置において
は、電極４ａ，４ｂ間に交流電源６から高周波電圧が印
加されると、第１の誘電体３ａおよび第２の誘電体３ｂ
を介して放電空間５に交流放電が生起されるようにな
り、その放電空間５を流れるレーザガスが励起されてレ
ーザ光９が図中紙面に対して直交する方向に発生するよ
うになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来構成のガスレーザ装置においては、光共振器の対
向する反射鏡の間で、放電電極が対向していない領域つ
まりレーザの非励起空間では、レーザ光の吸収や散乱が
発生するので、これを防止するために、反射鏡と放電電
極との間の距離をできる限り短く設定する必要があっ
た。

【０００６】ところが、放電電極間に平行給電される
と、光共振器の反射鏡が各放電電極に対して中性となる
ように設定されていても、高周波放電を行う場合には、
反射鏡に電圧が誘起されて放電電極間の放電電圧を超え
る電圧が発生する場合が生じることがある。これによっ
て、反射鏡にスパッタリングなどによる損傷が生じるこ
とがあり、レーザ光の発生に支障を来したり、装置の寿
命低下につながる不具合がある。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、光共振器の反射鏡と放電電極との間の距離を短くす
る場合でも、それらの間に高い電圧が誘起されるのを防
止して効率良くレーザ光を発生させることができると共
に、装置の寿命低下を防止することができるようにした
ガスレーザ装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、対向配置され
る一対の放電電極と、これら一対の放電電極を横方向か
ら挟んで対向配置される反射鏡を有する光共振器とを具
備し、前記放電電極間に流通するレーザガスを高周波放
電により励起してレーザ光を発生させるガスレーザ装置
を対象とするものであり、前記一対の放電電極のそれぞ
れと前記光共振器の反射鏡との間に接続されるインダク
タンス素子を設けた構成としたところに特徴を有する
（請求項１）。

【０００９】また、前記放電電極間の距離が５ミリメー
トル以下に設定された導波路形ガスレーザ装置において
は、前記反射鏡と前記放電電極との間の絶縁距離を１０
ミリメートル以下に設定することが好ましい（請求項
２）。

【００１０】そして、前記光共振器の反射鏡間の長さに
対して、前記放電電極による放電でレーザガスが励起さ
れる空間の長さの割合が約９５％以上となるように設定
すると良い（請求項３）。

【００１１】

【作用】請求項１記載のガスレーザ装置によれば、一対
の放電電極間に高周波電圧を印加して高周波放電を起こ
すことによりレーザガスを励起してレーザ光を発生させ
るようになり、このレーザ光が光共振器の反射鏡の間を
反射しながら増幅されてレーザ光として出力される。こ
のような発振動作が行われるとき、放電電極と光共振器
との間の電位差は、インダクタンス素子が接続されてい
ることにより、安定した電位とすることができるように
なるので、絶縁距離を短く設定することができるように
なる。これによって、光共振器の反射鏡と放電電極との
間の距離を短く設定することができるようになり、もっ
て、レーザ光の励起に寄与しない部分の距離を短くして
その部分によるレーザ光の吸収や散乱を極力低減させて
効率の良い発振動作を行なわせることができるようにな
る。

【００１２】請求項２記載のガスレーザ装置によれば、
一対の放電電極間の距離が５ミリメートル以下である
と、レーザ光の発振モードが導波路モードつまり、放電
電極の電極面を反射しながら伝わるモードとなるので、
光共振器の反射鏡の煽り角が大きくなる。これにより、
上述した放電が少なくなることを利用して反射鏡を放電
電極側に１０ミリメートル以内に近付けることにより、
光共振器のアライメント精度の許容範囲を広くすること
ができるようになる。

【００１３】請求項３記載のガスレーザ装置によれば、
高周波放電を行ってレーザを発振させる場合に、その励
起周波数を例えば１００ＭＨｚ程度とした場合に、電極
上に電気的な定在波を生じさせるための均一な放電状態
を維持するには、放電電極の長さが１メートル程度必要
である。そこで、このような場合に、上述と同様にして
放電電極と共振ミラーとの間の距離を近付けることによ
り、放電空間が占める割合が９５％以上となるように設
定すると、光共振器の反射鏡のアライメント精度の許容
範囲が広くなり、上述と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１および
図２を参照しながら説明する。図１は、要部の構成を示
すもので、図示しない真空容器内には、対向して配置さ
れる一対の平面状の放電電極１１，１２が所定間隔（例
えば５ｍｍ程度以下）を存して設けられており、これら
の放電電極１１，１２間には高周波電源１３から例えば
１０ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの高周波電圧が印加されるよう
になっている。また、これらの放電電極１１，１２は、
内部が空洞に形成されており、それぞれに冷却水導入口
１４および冷却水排出口１５が設けられ、内部に冷却水
を流通させて冷却を行うようになっている。

【００１５】放電電極１１，１２の長手方向の端面部に
は反射鏡１６および１７がそれぞれ配設され、光共振器
１８を構成している。この場合、反射鏡１６および１７
は、それぞれ放電電極１１，１２との間の間隔が１０ｍ
ｍ程度以下に設定されている。反射鏡１６は、放電電極
１１，１２の間隙から入射されるレーザ光を全反射して
放電電極１１，１２間に戻すようになっており、反射鏡
１７は、放電電極１１，１２の間隙から入射されるレー
ザ光の一部を反射して放電電極１１，１２間に戻すと共
に、窓部１７ａを透過させて外部にレーザ出力として取
り出すようになっている。

【００１６】放電電極１１，１２間には、高周波交流電
源１３から高周波電圧が印加されるようになっており、
その高周波電圧が印加されると、真空容器内に充填され
ている低圧のレーザガス（炭酸ガスＣＯ_２）を励起させ
てレーザ光を発生させる。発生したレーザ光は放電電極
１１，１２間の空隙を横方向に移動して光共振器１８に
より反射を繰り返すことにより共振状態を継続するうち
に増幅されて出力鏡１７の窓部１７ａを介して出力され
るようになっている。

【００１７】また、放電電極１１，１２間には例えばフ
レキシブルな銅板製の主インダクタンスコイル１９が複
数箇所に接続されており、放電電極１１，１２と光共振
器１８の各反射鏡１６，１７との間にはインダクタンス
素子としての補助インダクタンスコイル２０，２０が接
続されており、電気的に安定な状態とされている。ま
た、光共振器１８の反射鏡１６，１７間の距離に対し
て、放電電極１１，１２の長さ寸法は９５％以上となる
ように設定されている。

【００１８】次に、本実施例の作用について説明する。
上記のように放電電極１１，１２間に高周波交流電源１
３から高周波電圧が与えらえると、真空容器内の低圧の
レーザガスが励起されて発光し、光共振器１８により共
振されるうちに増幅されて反射鏡１７の窓部１７ａ側か
らレーザ光を出力するようになる。

【００１９】このとき、放電電極１１，１２間に与えら
れる高周波電圧に対して、光共振器１８を構成する反射
鏡１６，１７のそれぞれは、放電電極１１，１２との間
に補助インダクタンスコイル２０，２０が接続されてい
るので、これによって、２つの放電電極１１，１２の電
位の中間電位になるように保持されるから、誘導等によ
り高い電圧となることがなくなるので、両者間の絶縁距
離を短くすることができるようになる。換言すれば、放
電電極１１，１２と反射鏡１６，１７との間の距離を本
実施例のように１０ミリメートル以下程度の短い距離に
設定している場合でも、両者間の電位差が高電圧になっ
て放電やスパッタリングなどの現象が発生するのを抑制
することができるようになる。

【００２０】この結果、放電電極１１，１２と反射鏡１
６，１７との間の距離を短くすることで、レーザガスの
励起に寄与することがない空間の距離を極力短く設定す
ることができるようになって効率良くレーザ光の発振動
作を行なわせることができるようになる。

【００２１】このような本実施例によれば、補助インダ
クタンスコイル２０を設けることにより、光共振器１８
と放電電極１１，１２との間の距離を１０ミリメートル
以下に設定することができるようになる。

【００２２】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、以下のように変形あるいは拡張できる。分
路インダクタンスは、フレキシブルな導電性のある線，
板もしくは箔で構成されるもの以外に、導電性を有する
ブロック，パイプなどの固定形状材料でも良い。ガスレ
ーザ装置をレーザ光の増幅装置として利用する場合にも
適用できる。炭酸ガスレーザ以外に、一酸化炭素ガスレ
ーザやエキシマレーザなどのガスレーザ装置に使用する
こともできる。放電電極は、円筒形もしくは金属に誘電
体を蒸着して形成したものでも良い。レーザガスを循環
させる構成のものにも適用できる。冷却媒体は水以外に
液体窒素やフロリナートを用いることができ、また、液
体冷却方式にかえて空冷式にすることもできる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスレー
ザ装置によれば、次のような効果を得ることができる。
請求項１記載のガスレーザ装置によれば、一対の放電電
極間に高周波電圧を印加してレーザガスを励起してレー
ザ光を発生させているとき、放電電極と光共振器との間
にインダクタンス素子を接続しているので、放電電極に
対する光共振器を安定した電位とすることができるよう
になり、両者間の絶縁距離を短く設定することができる
という優れた効果を奏する。

【００２４】請求項２記載のガスレーザ装置によれば、
放電電極間の距離が５ミリメートル以下で導波路モード
としている場合には光共振器の反射鏡の煽り角が大きく
なるので、上述した放電が少なくなることを利用して反
射鏡を放電電極側に１０ミリメートル以内に近付けるこ
とにより、光共振器のアライメント精度の許容範囲を広
くすることができるようになるという優れた効果を奏す
る。

【００２５】請求項３記載のガスレーザ装置によれば、
励起周波数を例えば１００ＭＨｚ程度とした場合に必要
となる放電電極の長さが１メートル程度必要であり、上
述と同様にして放電電極と共振ミラーとの間の距離を近
付けることにより、放電空間が占める割合が９５％以上
となるように設定すると、光共振器の反射鏡のアライメ
ント精度の許容範囲が広くなり、上述と同様の効果を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体構成の斜視図

【図２】要部の縦断側面図

【図３】従来例を示す全体構成の縦断側面図図

【符号の説明】

１１，１２は放電電極、１３は高周波交流電源、１４
ａ，１５ａは冷却水導入口、１４ｂ，１５ｂは冷却水排
出口、１６，１７は反射鏡、１８は光共振器、１９は主
インダクタンスコイル、２０は補助インダクタンスコイ
ル（インダクタンス素子）である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向配置される一対の放電電極と、これ
   ら一対の放電電極を横方向から挟んで対向配置される反
   射鏡を有する光共振器とを具備し、前記放電電極間に流
   通するレーザガスを高周波放電により励起してレーザ光
   を発生させるガスレーザ装置において、 前記一対の放電電極のそれぞれと前記光共振器の反射鏡
   との間に接続されるインダクタンス素子を設けたことを
   特徴とするガスレーザ装置。
2. 【請求項２】 前記放電電極間の距離が５ミリメートル
   以下に設定された導波路形のガスレーザ装置において、
   前記光共振器の各反射鏡と前記放電電極との間の絶縁距
   離を１０ミリメートル以下に設定したことを特徴とする
   請求項１記載のガスレーザ装置。
3. 【請求項３】 前記光共振器の反射鏡間の長さに対し
   て、前記放電電極による放電でレーザガスが励起される
   空間の長さの割合が約９５％以上となるように設定した
   ことを特徴とする請求項１記載のガスレーザ装置。