JPH08772Y2 - 再結合レーザ - Google Patents
再結合レーザInfo
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- JPH08772Y2 JPH08772Y2 JP1992056049U JP5604992U JPH08772Y2 JP H08772 Y2 JPH08772 Y2 JP H08772Y2 JP 1992056049 U JP1992056049 U JP 1992056049U JP 5604992 U JP5604992 U JP 5604992U JP H08772 Y2 JPH08772 Y2 JP H08772Y2
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- laser
- recombination
- electrode
- plasma
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- 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
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
-
- 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
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- 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
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- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/09707—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using an electron or ion beam
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/0977—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser having auxiliary ionisation means
- H01S3/09775—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser having auxiliary ionisation means by ionising radiation
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- Optics & Photonics (AREA)
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Description
【０００１】
【考案の背景】本考案は再結合レーザの分野に係る。
【０００２】これまで発見された数千の原子レーザ遷移
のうち、わずか数個が１パーセント以上の効率に達し
た。たとえば、６３２８ÅにおけるＨｅ−Ｎｅレーザは
中性原子レーザの恐らく最も周知の例であるが、その効
率は０．１パーセント以下である。市販されているヘリ
ウム−ネオンレーザは典型的な場合、６３２８Åにおけ
る１ないし２mWのレーザパワーを得るのに、１０Ｗない
しそれ以上の電力を必要とする。恐らく１パーセント以
上の効率を有するわずかの中性原子レーザである銅レー
ザは、２パーセントの高い効率を有しているが、必要な
密度の銅蒸気を発生させることに含まれる困難さのた
め、そのような効率において長寿命を達成することに問
題がある。加えて、短いパルス長及び高い利得が更に銅
レーザの使用を制限している。
のうち、わずか数個が１パーセント以上の効率に達し
た。たとえば、６３２８ÅにおけるＨｅ−Ｎｅレーザは
中性原子レーザの恐らく最も周知の例であるが、その効
率は０．１パーセント以下である。市販されているヘリ
ウム−ネオンレーザは典型的な場合、６３２８Åにおけ
る１ないし２mWのレーザパワーを得るのに、１０Ｗない
しそれ以上の電力を必要とする。恐らく１パーセント以
上の効率を有するわずかの中性原子レーザである銅レー
ザは、２パーセントの高い効率を有しているが、必要な
密度の銅蒸気を発生させることに含まれる困難さのた
め、そのような効率において長寿命を達成することに問
題がある。加えて、短いパルス長及び高い利得が更に銅
レーザの使用を制限している。
【０００３】電気放電により励起されるほとんどの中性
原子レーザは、電気的放電により生じる励起エネルギー
が、多数の状態を励起し、各状態は多数の異なる減衰路
を経て減衰しうるため、効率が低い。
原子レーザは、電気的放電により生じる励起エネルギー
が、多数の状態を励起し、各状態は多数の異なる減衰路
を経て減衰しうるため、効率が低い。
【０００４】
【考案の要約】効率のよい再結合レーザはレーザ空胴、
空胴中に配置された気体レーザ材料及びレーザ材料中に
プラズマ放電を作る手段から成り、プラズマ放電はレー
ザ空胴の軸に沿った円筒領域に最初は閉じ込められる。
気体レーザ材料中のプラズマは、次に空胴の軸における
円筒領域から半径方向に外向きに広がり、隣接した励起
されていないガスとの相互作用により冷える。最大レー
ザ利得は環状領域中で作られ、環状領域は最初の放電円
筒領域に隣接し、それを囲む。
空胴中に配置された気体レーザ材料及びレーザ材料中に
プラズマ放電を作る手段から成り、プラズマ放電はレー
ザ空胴の軸に沿った円筒領域に最初は閉じ込められる。
気体レーザ材料中のプラズマは、次に空胴の軸における
円筒領域から半径方向に外向きに広がり、隣接した励起
されていないガスとの相互作用により冷える。最大レー
ザ利得は環状領域中で作られ、環状領域は最初の放電円
筒領域に隣接し、それを囲む。
【０００５】本考案の一実施例において、プラズマ放電
を作る手段は、空胴軸に沿ってレーザ空胴中に延びる２
個のピン型電極から成る。ピン型電極を用いるもう一つ
の実施例においては、放射捕獲を最小にするため十分低
く保たれ、放電を空胴軸に沿ったわずかな中心領域にと
じこめるのに十分であり、かつ最適レーザ利得を得るよ
うにプラズマ電子温度を下るのに十分なガス圧を作るた
めに、バッファガスが空胴に加えられる。バッファガス
もまた拡大が許され、レーザ材料との相互作用なしにプ
ラズマの冷却が起り、空胴壁は励起状態を破壊する。ヘ
リウムはそのイオン化ポテンシャルにより気体レーザ材
料中でほとんどのプラズマ励起を起し、その低質量によ
りプラズマ中の電子を急速に冷却させるため、よいバッ
ファガスである。
を作る手段は、空胴軸に沿ってレーザ空胴中に延びる２
個のピン型電極から成る。ピン型電極を用いるもう一つ
の実施例においては、放射捕獲を最小にするため十分低
く保たれ、放電を空胴軸に沿ったわずかな中心領域にと
じこめるのに十分であり、かつ最適レーザ利得を得るよ
うにプラズマ電子温度を下るのに十分なガス圧を作るた
めに、バッファガスが空胴に加えられる。バッファガス
もまた拡大が許され、レーザ材料との相互作用なしにプ
ラズマの冷却が起り、空胴壁は励起状態を破壊する。ヘ
リウムはそのイオン化ポテンシャルにより気体レーザ材
料中でほとんどのプラズマ励起を起し、その低質量によ
りプラズマ中の電子を急速に冷却させるため、よいバッ
ファガスである。
【０００６】
【詳細な説明】図１は本考案に従い製作されたプラズマ
−再結合レーザの実施例の要素を示す。鏡３及び４の軸
を貫き長い大直径円筒状レーザ空胴中に延びる電極１及
び２は、ピン型電極である。電極１及び２間のパルス電
気放電は、二つのピン型電極１及び２間に、パワ供給源
５から高電圧、高電流パルスを印加することにより始め
られる。これにより電極間に置かれた気体材料中にプラ
ズマが生じ、このプラズマは以下で述べる手段により、
電流パルスの間、レーザ空胴の軸に沿った直径１cm程度
又はそれ以下の円筒領域中に閉じ込められる。次に、プ
ラズマは半径方向に外に向って広がる。プラズマが広が
るにつれて、隣接した気体材料との相互作用により冷却
される。このレーザの最大利得は、環状領域１０中で生
じ、環状領域は最初のプラズマ放電領域１１に隣接しそ
れを囲む。レーザ放射は鏡３を通り空胴からレーザビー
ム１２として現れる。
−再結合レーザの実施例の要素を示す。鏡３及び４の軸
を貫き長い大直径円筒状レーザ空胴中に延びる電極１及
び２は、ピン型電極である。電極１及び２間のパルス電
気放電は、二つのピン型電極１及び２間に、パワ供給源
５から高電圧、高電流パルスを印加することにより始め
られる。これにより電極間に置かれた気体材料中にプラ
ズマが生じ、このプラズマは以下で述べる手段により、
電流パルスの間、レーザ空胴の軸に沿った直径１cm程度
又はそれ以下の円筒領域中に閉じ込められる。次に、プ
ラズマは半径方向に外に向って広がる。プラズマが広が
るにつれて、隣接した気体材料との相互作用により冷却
される。このレーザの最大利得は、環状領域１０中で生
じ、環状領域は最初のプラズマ放電領域１１に隣接しそ
れを囲む。レーザ放射は鏡３を通り空胴からレーザビー
ム１２として現れる。
【０００７】放射捕獲効果を最小にするため、レーザ材
料の密度を十分近く保つ目的で、バッファガスをレーザ
空胴に添加してもよい。バッファガスはプラズマ放電領
域をレーザ空胴軸に沿った小さな中央部分に閉じ込める
ため、十分高いガス圧で添加してよい。バッファガスは
また、最適レーザ利得を得るために、衝突脱励起により
プラズマ電子温度を下げる。バッファガスはまたレーザ
材料と空胴壁が破壊した励起状態間の相互作用なしに、
プラズマの拡大と冷却を可能にする。選択されるバッフ
ァガスは電気放電によるバッファガスのイオン化に起因
するエネルギー損失を最小にするため、気体レーザ材料
より高いイオン化電位をもつようにすべきである。も
し、バッファガスが気体レーザ材料より高いイオン化電
位をもつならば、バッファガスへのエネルギー損失は電
荷移動及びペニングイオン化の物理機構により部分的に
打ち消され、この機構はバッファガス励起エネルギーを
気体レーザ材料に移すことを可能にする。ヘリウムはバ
ッファガスとして選択するのに適している。その理由
は、それが高いイオン化電位を有し、そのためほとんど
の励起が気体レーザ材料中で起ることと、その質量が小
さいために衝突脱励起によるプラズマ電子の急速な冷却
が起ることである。
料の密度を十分近く保つ目的で、バッファガスをレーザ
空胴に添加してもよい。バッファガスはプラズマ放電領
域をレーザ空胴軸に沿った小さな中央部分に閉じ込める
ため、十分高いガス圧で添加してよい。バッファガスは
また、最適レーザ利得を得るために、衝突脱励起により
プラズマ電子温度を下げる。バッファガスはまたレーザ
材料と空胴壁が破壊した励起状態間の相互作用なしに、
プラズマの拡大と冷却を可能にする。選択されるバッフ
ァガスは電気放電によるバッファガスのイオン化に起因
するエネルギー損失を最小にするため、気体レーザ材料
より高いイオン化電位をもつようにすべきである。も
し、バッファガスが気体レーザ材料より高いイオン化電
位をもつならば、バッファガスへのエネルギー損失は電
荷移動及びペニングイオン化の物理機構により部分的に
打ち消され、この機構はバッファガス励起エネルギーを
気体レーザ材料に移すことを可能にする。ヘリウムはバ
ッファガスとして選択するのに適している。その理由
は、それが高いイオン化電位を有し、そのためほとんど
の励起が気体レーザ材料中で起ることと、その質量が小
さいために衝突脱励起によるプラズマ電子の急速な冷却
が起ることである。
【０００８】図２は直径２インチ、長さ６インチの円筒
状パイレックス・ガスセル１５０を用いる本発明の実施
例を示す。セルには端部が６−８cm離れている２個の銅
ワイヤ電極１及び２を合わせた。最初のプラズマ１１は
各種の圧力でＨｅ：Ｘｅの１０００：１の混合物中に、
ＤＣ源５２により最初１８KVに充電される０．０１μＦ
容量５１を、３−電極スパークゲヤップ５３及びトリガ
パルス入力手段５４により放電させることによって発生
させた。これにより直径約１cmを有する可視プラズマ１
１が生じた。ガスセル１５０の端部には、ＫＣＬブリュ
ースター角窓１５５及び１５６が設けた。再結合レーザ
共振空胴は２個の曲率半径６メータの金被覆凹面鏡３及
び４で形成された。鏡３は２．０２６μｍレーザビーム
６０の場合に、直径１mmの中央結合孔（図示されていな
い）を有した。このレーザ共振と円筒ガスセル間の距離
は、０（軸上）から±２．５cmまで連続的に調整され
た。
状パイレックス・ガスセル１５０を用いる本発明の実施
例を示す。セルには端部が６−８cm離れている２個の銅
ワイヤ電極１及び２を合わせた。最初のプラズマ１１は
各種の圧力でＨｅ：Ｘｅの１０００：１の混合物中に、
ＤＣ源５２により最初１８KVに充電される０．０１μＦ
容量５１を、３−電極スパークゲヤップ５３及びトリガ
パルス入力手段５４により放電させることによって発生
させた。これにより直径約１cmを有する可視プラズマ１
１が生じた。ガスセル１５０の端部には、ＫＣＬブリュ
ースター角窓１５５及び１５６が設けた。再結合レーザ
共振空胴は２個の曲率半径６メータの金被覆凹面鏡３及
び４で形成された。鏡３は２．０２６μｍレーザビーム
６０の場合に、直径１mmの中央結合孔（図示されていな
い）を有した。このレーザ共振と円筒ガスセル間の距離
は、０（軸上）から±２．５cmまで連続的に調整され
た。
【０００９】２．０２６μｍにおけるレーザ動作が、７
００Torrまでの全ガス圧においてある種の場合に観察さ
れた。しかし、レーザ強度対全圧力の関係は、典型的に
は第３図に示されるようなものである。最適ガス混合物
は１０００：１のＨｅ：Ｘｅ混合物であり、Ｘｅは活性
物質、Ｈｅはバッファガスとして働く。
００Torrまでの全ガス圧においてある種の場合に観察さ
れた。しかし、レーザ強度対全圧力の関係は、典型的に
は第３図に示されるようなものである。最適ガス混合物
は１０００：１のＨｅ：Ｘｅ混合物であり、Ｘｅは活性
物質、Ｈｅはバッファガスとして働く。
【００１０】図４は全圧４０TorrにおけるＨｅ：Ｘｅの
１０００：１の混合物中での２．０２６μｍ線の相対レ
ーザ強度を、ガスセルの軸からの距離の関数としてプロ
ットした図である。利得の領域は明らかに最初のプラズ
マ１１を越えて環状領域１０中で起る。
１０００：１の混合物中での２．０２６μｍ線の相対レ
ーザ強度を、ガスセルの軸からの距離の関数としてプロ
ットした図である。利得の領域は明らかに最初のプラズ
マ１１を越えて環状領域１０中で起る。
【００１１】全圧２０Torrで動作するこのデバイスの一
時的な動作のオシロスコープ写真のトレースが、第５図
に示されている。レーザパルスの開始は電流パルスの終
了から約２μsec 遅れているのがわかる。この遅れが再
結合レーザの特徴である。レーザ動作ではいくつかの放
射線が観測された。最も強いものはＸｅ中の２．０２６
μm ５ｄ〔３／２〕゜−６ｐ〔３／２〕遷移であった。
この遷移で観測された最大小信号利得は、１０パーセン
ト／cm以上であった。このデバイスからの最高出力パワ
は約３００ワットピークであった。出力エネルギーは３
００ワット×６μsec ＝１．８mJとなる。可能な最大入
力エネルギーは、１８KVに充電された０．０１μＦ容量
中に蓄積された１．６２Ｊのエネルギーである。従っ
て、このデバイスの全体の効率は、少くとも０．１パー
セントであり、恐らくかなりそれより高かったであろ
う。なぜならば、パワは活性容量のわずかの部分からの
み導かれ、スパーク間隙中でのエネルギー損失は考慮さ
れていないからである。これらの結果はより大きなデバ
イスからの測定は含まず、そのようなデバイスでは出力
効率を最適化する意味のある試みを行うことができる。
時的な動作のオシロスコープ写真のトレースが、第５図
に示されている。レーザパルスの開始は電流パルスの終
了から約２μsec 遅れているのがわかる。この遅れが再
結合レーザの特徴である。レーザ動作ではいくつかの放
射線が観測された。最も強いものはＸｅ中の２．０２６
μm ５ｄ〔３／２〕゜−６ｐ〔３／２〕遷移であった。
この遷移で観測された最大小信号利得は、１０パーセン
ト／cm以上であった。このデバイスからの最高出力パワ
は約３００ワットピークであった。出力エネルギーは３
００ワット×６μsec ＝１．８mJとなる。可能な最大入
力エネルギーは、１８KVに充電された０．０１μＦ容量
中に蓄積された１．６２Ｊのエネルギーである。従っ
て、このデバイスの全体の効率は、少くとも０．１パー
セントであり、恐らくかなりそれより高かったであろ
う。なぜならば、パワは活性容量のわずかの部分からの
み導かれ、スパーク間隙中でのエネルギー損失は考慮さ
れていないからである。これらの結果はより大きなデバ
イスからの測定は含まず、そのようなデバイスでは出力
効率を最適化する意味のある試みを行うことができる。
【００１２】ガスセルの寸法に対する制限は第４及び５
から得られる。衝撃波は最初のプラズマ領域１１からバ
ッファガス中を、約５×１０5 cm／sec の速度で伝わる
ことが知られている。ガスセル壁で反射された衝撃波が
ピーク利得中（図５参照）、すなわち電流パルスの端部
から６μsec の間、利得領域１０の均一性を乱さないよ
うに、セルは少くとも半径が２．０cmでなければならな
い。図４はレーザ利得がセルの軸から約２５mm延びてい
ることを示している。従って、効率のよいレーザの最小
ガスセル直径は、約５cmである。最大ガスセル直径は所
望のとおり大きくすることができる。もし、多数（Ｎ）
の円筒状初期プラズマが同じガスセル中に配置されるな
らば、ガスセルの断面積は必然的に単一のプラズマの面
積のＮ倍になるであろう。
から得られる。衝撃波は最初のプラズマ領域１１からバ
ッファガス中を、約５×１０5 cm／sec の速度で伝わる
ことが知られている。ガスセル壁で反射された衝撃波が
ピーク利得中（図５参照）、すなわち電流パルスの端部
から６μsec の間、利得領域１０の均一性を乱さないよ
うに、セルは少くとも半径が２．０cmでなければならな
い。図４はレーザ利得がセルの軸から約２５mm延びてい
ることを示している。従って、効率のよいレーザの最小
ガスセル直径は、約５cmである。最大ガスセル直径は所
望のとおり大きくすることができる。もし、多数（Ｎ）
の円筒状初期プラズマが同じガスセル中に配置されるな
らば、ガスセルの断面積は必然的に単一のプラズマの面
積のＮ倍になるであろう。
【００１３】ここでは電極間隙をとるが、効率のよい環
状再結合レーザの長さに対する制限もまた、かなり広
い。最小の長さはレーザ遷移の小信号利得により設定さ
れる。これまでの最高の報告は、２．０２６μｍにおい
てＸｅ中で５５パーセント／cmである。窓及び鏡での避
けられない損失すなわち約０．２パーセントを克服する
ため、そのようなレーザの最小の長さは約１mmである。
レーザの最大長は最初の円筒状プラズマの直線性を維持
することの実際的な困難さにより設定され、該直線性を
達成するためのいくつかの技術を以下で述べる。
状再結合レーザの長さに対する制限もまた、かなり広
い。最小の長さはレーザ遷移の小信号利得により設定さ
れる。これまでの最高の報告は、２．０２６μｍにおい
てＸｅ中で５５パーセント／cmである。窓及び鏡での避
けられない損失すなわち約０．２パーセントを克服する
ため、そのようなレーザの最小の長さは約１mmである。
レーザの最大長は最初の円筒状プラズマの直線性を維持
することの実際的な困難さにより設定され、該直線性を
達成するためのいくつかの技術を以下で述べる。
【００１４】多くの材料が効率のよい再結合レーザに適
する可能性がある。表１に示されたより可能性の高い元
素のいくつかのものは、室温において気体ではない。そ
のような元素を蒸発させるためには、たとえばオーブン
で熱入力を加える必要がある。従って、高い蒸気圧の材
料が最も望ましいであろう。ある種のCu気体レーザ中で
行われるように、高いくり返し周期で動作する自己加熱
セルは、効率のこの潜在的な損失を除くことができる可
能性がある。もう一つの可能性は、W. T. Silfvast（シ
ルフバスト）、L. H. Szeto(ツエトー）及び O. R. Woo
d(ウッド）IIによる“分割されたプラズマ励起を用いた
簡単な金属−蒸気再結合レーザ”と題する論文、Appl.
Phys. Lett.(アプライド・フイジクス・レター）、第３
６巻、第８号、１９８０年４月、６１５−６１７頁に示
されているように、電気的放電により電極から材料をス
パッタすることによって、蒸気を生成することによっ
て、蒸気を生成することである。金属−蒸気を基本とし
た再結合レーザは、低い最適バッファガス圧をもつこと
に、本発明の考案者らは気がついた。事実、ほとんどの
場合、Ｈｅバッファガスの場合の最適圧力は約２．５To
rrである。
する可能性がある。表１に示されたより可能性の高い元
素のいくつかのものは、室温において気体ではない。そ
のような元素を蒸発させるためには、たとえばオーブン
で熱入力を加える必要がある。従って、高い蒸気圧の材
料が最も望ましいであろう。ある種のCu気体レーザ中で
行われるように、高いくり返し周期で動作する自己加熱
セルは、効率のこの潜在的な損失を除くことができる可
能性がある。もう一つの可能性は、W. T. Silfvast（シ
ルフバスト）、L. H. Szeto(ツエトー）及び O. R. Woo
d(ウッド）IIによる“分割されたプラズマ励起を用いた
簡単な金属−蒸気再結合レーザ”と題する論文、Appl.
Phys. Lett.(アプライド・フイジクス・レター）、第３
６巻、第８号、１９８０年４月、６１５−６１７頁に示
されているように、電気的放電により電極から材料をス
パッタすることによって、蒸気を生成することによっ
て、蒸気を生成することである。金属−蒸気を基本とし
た再結合レーザは、低い最適バッファガス圧をもつこと
に、本発明の考案者らは気がついた。事実、ほとんどの
場合、Ｈｅバッファガスの場合の最適圧力は約２．５To
rrである。
【００１５】図６は本考案の別の実施例の、基本的な要
素を示す。絶縁体ロッド２５はピン型電極１及び２間に
支持されている。ピン型電極は鏡３及び４により形成さ
れる空胴中に挿入される。パルス供給手段５からピン型
電極１及び２に高電圧、高電流パルスが印加された時、
絶縁体ロッド２５の表面に沿って、コロナ放電が形成さ
れる。コロナ放電は絶縁体ロッド２５付近の円筒状領域
２６中で、レーザ材料を予備イオン化する傾向があり、
それを絶縁体ロッド２５付近のわずかな円筒状領域を占
めさせる。次に、領域２６中に形成されたプラズマは、
環状利得領域２７中に広がり、そこで上に述べたように
レーザ動作が起る。放電の安定化ということにより、空
間的に均一に分布した放電が生成することを意味する。
絶縁体はガラス、セラミック又はカーボンあるいはグラ
ファイトのようなある種の半導体材料で製作してよい。
図６に示された形態を用いた更に別の実施例において、
絶縁体ロッド２５は電子の光放出を起させるため、ＵＶ
光で照射してもよい。これらの光生成電子は規定された
気体容積を予備イオン化し、それによりピン型電極１及
び２間に印加された高電圧、高電流パルスにより生じた
放電が安定化された。ＵＶ光を発生させる手段は、当業
者にはよく知られている。
素を示す。絶縁体ロッド２５はピン型電極１及び２間に
支持されている。ピン型電極は鏡３及び４により形成さ
れる空胴中に挿入される。パルス供給手段５からピン型
電極１及び２に高電圧、高電流パルスが印加された時、
絶縁体ロッド２５の表面に沿って、コロナ放電が形成さ
れる。コロナ放電は絶縁体ロッド２５付近の円筒状領域
２６中で、レーザ材料を予備イオン化する傾向があり、
それを絶縁体ロッド２５付近のわずかな円筒状領域を占
めさせる。次に、領域２６中に形成されたプラズマは、
環状利得領域２７中に広がり、そこで上に述べたように
レーザ動作が起る。放電の安定化ということにより、空
間的に均一に分布した放電が生成することを意味する。
絶縁体はガラス、セラミック又はカーボンあるいはグラ
ファイトのようなある種の半導体材料で製作してよい。
図６に示された形態を用いた更に別の実施例において、
絶縁体ロッド２５は電子の光放出を起させるため、ＵＶ
光で照射してもよい。これらの光生成電子は規定された
気体容積を予備イオン化し、それによりピン型電極１及
び２間に印加された高電圧、高電流パルスにより生じた
放電が安定化された。ＵＶ光を発生させる手段は、当業
者にはよく知られている。
【００１６】図７は本考案の更に別の基本的要素を示
す。ロッド３０は一連の金属部分１、３２、３４及び２
と絶縁体ロッド部分３１、３３及び３５で作られる。手
段５により生じた高電圧、高電流パルスが電極１及び２
に印加された時、安定化された円筒状プラズマ領域４
１、４２及び４３が生成される。金属３２及び３４はロ
ッドに沿って隣接した各種位置中で放電を“短絡”し、
それによりプラズマは絶縁体ロッドに隣接した先に述べ
た領域に閉じこめられる。そのような分割したプラズマ
の励起をすることにより、冷却速度の増加、プラズマ再
結合速度の増加をもたらし、従ってレーザ利得及び出力
パワはより高くなる。
す。ロッド３０は一連の金属部分１、３２、３４及び２
と絶縁体ロッド部分３１、３３及び３５で作られる。手
段５により生じた高電圧、高電流パルスが電極１及び２
に印加された時、安定化された円筒状プラズマ領域４
１、４２及び４３が生成される。金属３２及び３４はロ
ッドに沿って隣接した各種位置中で放電を“短絡”し、
それによりプラズマは絶縁体ロッドに隣接した先に述べ
た領域に閉じこめられる。そのような分割したプラズマ
の励起をすることにより、冷却速度の増加、プラズマ再
結合速度の増加をもたらし、従ってレーザ利得及び出力
パワはより高くなる。
【００１７】図８は本考案の別の実施例の基本的要素を
示す。ガスを満したフラッシュランプ５２がピン型電極
１及び２間に配置されている。手段５１から電流パルス
がフラッシュランプ５２に印加された時、ＵＶ光が出
る。このＵＶ光はランプ付近のわずかなガス容積５３を
イオン化する。フラッシュランプ５２付近のこの予備イ
オン化は、ランプの付近又は外表面上のプラズマ形成を
安定化する傾向がある。この実施例のこれ以上の動作に
ついては、上に述べた。予備イオン化プロセスを促進す
るため、フラッシュランプ５２を囲むガス容積には、周
知の技術に従い、ＵＶで容易に光イオン化し、かつ所望
の再結合レーザ波長で吸収をしない材料を種として加え
てもよい。
示す。ガスを満したフラッシュランプ５２がピン型電極
１及び２間に配置されている。手段５１から電流パルス
がフラッシュランプ５２に印加された時、ＵＶ光が出
る。このＵＶ光はランプ付近のわずかなガス容積５３を
イオン化する。フラッシュランプ５２付近のこの予備イ
オン化は、ランプの付近又は外表面上のプラズマ形成を
安定化する傾向がある。この実施例のこれ以上の動作に
ついては、上に述べた。予備イオン化プロセスを促進す
るため、フラッシュランプ５２を囲むガス容積には、周
知の技術に従い、ＵＶで容易に光イオン化し、かつ所望
の再結合レーザ波長で吸収をしない材料を種として加え
てもよい。
【００１８】図９は本考案の更に別の実施例の基本的な
要素を示す。ＵＶレーザ源６３から出るビーム１００は
鏡１３０及び電極６１中のＵＶ透過窓６２を通過し、領
域６５中の気体レーザ材料上に入射する。ＵＶ放射はガ
スセルの軸上の円筒状ガス容積を予備イオン化する。手
段５により生じた高電圧、高電流パルスが金属環状電極
６１及び金属ピン型電極６４に印加された時、安定化さ
れたプラズマが円筒状領域６７に生成される。この実施
例のこれ以上の動作については、上に述べた。
要素を示す。ＵＶレーザ源６３から出るビーム１００は
鏡１３０及び電極６１中のＵＶ透過窓６２を通過し、領
域６５中の気体レーザ材料上に入射する。ＵＶ放射はガ
スセルの軸上の円筒状ガス容積を予備イオン化する。手
段５により生じた高電圧、高電流パルスが金属環状電極
６１及び金属ピン型電極６４に印加された時、安定化さ
れたプラズマが円筒状領域６７に生成される。この実施
例のこれ以上の動作については、上に述べた。
【００１９】図１０は本考案の別の実施例の基本的要素
を示す。たとえば電子のような粒子１１０のビームは、
粒子源７５から出て鏡１３１及び金属箔電極７０を通
り、ファラデーカップ電極７６上に入射する。ファラデ
ーカップ７６は鏡１３２を含み、この鏡は鏡１３１とと
もに共振レーザ空胴を形成する。鏡１３２はたとえば金
属鏡でもよい。粒子ビームは領域７１中のガスセルの軸
上に、プラズマを発生させる。手段５により発生した高
電圧、高電流パルスが金属電極７０及びファラデーカッ
プ電極７６に印加された時、領域７１に安定化したプラ
ズマが発生する。この実施例のこれ以上の動作について
は、先に述べた。
を示す。たとえば電子のような粒子１１０のビームは、
粒子源７５から出て鏡１３１及び金属箔電極７０を通
り、ファラデーカップ電極７６上に入射する。ファラデ
ーカップ７６は鏡１３２を含み、この鏡は鏡１３１とと
もに共振レーザ空胴を形成する。鏡１３２はたとえば金
属鏡でもよい。粒子ビームは領域７１中のガスセルの軸
上に、プラズマを発生させる。手段５により発生した高
電圧、高電流パルスが金属電極７０及びファラデーカッ
プ電極７６に印加された時、領域７１に安定化したプラ
ズマが発生する。この実施例のこれ以上の動作について
は、先に述べた。
【００２０】図１１は本考案の更に別の実施例の基本的
要素を示す。細いワイヤ８１がガスセルの軸上に配置さ
れている。手段５からワイヤを通して十分な電流が流さ
れ、それにより爆発的に気化が起る。これにより放電を
細い円筒状領域に安定化させるとともに、活性要素を形
成させる。ワイヤの最初の寸法は、気化後活性要素の最
適濃度が得られるよう選択される。
要素を示す。細いワイヤ８１がガスセルの軸上に配置さ
れている。手段５からワイヤを通して十分な電流が流さ
れ、それにより爆発的に気化が起る。これにより放電を
細い円筒状領域に安定化させるとともに、活性要素を形
成させる。ワイヤの最初の寸法は、気化後活性要素の最
適濃度が得られるよう選択される。
【００２１】上に述べた実施例は並行動作に用いてもよ
い。たとえば、多数の対のピン型電極をガスセル中に置
き、より大きな活性容積を作るため、同時にパルスを加
えることができる。
い。たとえば、多数の対のピン型電極をガスセル中に置
き、より大きな活性容積を作るため、同時にパルスを加
えることができる。
【００２２】以下では本考案の実施例に関して更に考察
する。レーザはイオン物質中でレーザ動作を起させるた
めに用いることができるが、簡単のため説明は中性原子
レーザに基本的に焦点を絞る。
する。レーザはイオン物質中でレーザ動作を起させるた
めに用いることができるが、簡単のため説明は中性原子
レーザに基本的に焦点を絞る。
【００２３】理想的なプラズマ−再結合レーザは、以下
のように動作する。ある種の元素Ｅの原子はたとえば気
体媒体内の電流パルスにより励起され、ある程度の部分
は図１２に示されるように、状態Ｅ(Z+1)+にイオン化さ
れる。ここで、Ｚは元素Ｅの任意の荷電状態である。適
当な条件下で、元素Ｅの電子及びイオンの得られるプラ
ズマは、広がり密度は減少する。広がるホットエレクト
ロンはそれを囲む冷却ガスと相互作用し、冷却されそれ
により、電子−イオン再結合速度を急速に増加させる。
電子及びイオンは再結合し、捕獲された電子は自由電子
との衝突を経て、高い状態に励起されたＥz+を通り、Ｅ
の荷電状態のエネルギーレベル中の著しい間隙に達する
まで、エネルギー的に下方に動く。間隙を越えての衝突
減衰速度は減少し、狭い通路を生じ、この狭い通路は間
隙のすぐ上のレベル中の電子密度を上げる。次に、１な
いしそれ以上の低いレベルに対し、ポピュレーションイ
ンバージョンが生じ、低いレーザレベルへの高い減衰速
度が存在するならば、間隙を越えてレーザ動作が実現で
きる。
のように動作する。ある種の元素Ｅの原子はたとえば気
体媒体内の電流パルスにより励起され、ある程度の部分
は図１２に示されるように、状態Ｅ(Z+1)+にイオン化さ
れる。ここで、Ｚは元素Ｅの任意の荷電状態である。適
当な条件下で、元素Ｅの電子及びイオンの得られるプラ
ズマは、広がり密度は減少する。広がるホットエレクト
ロンはそれを囲む冷却ガスと相互作用し、冷却されそれ
により、電子−イオン再結合速度を急速に増加させる。
電子及びイオンは再結合し、捕獲された電子は自由電子
との衝突を経て、高い状態に励起されたＥz+を通り、Ｅ
の荷電状態のエネルギーレベル中の著しい間隙に達する
まで、エネルギー的に下方に動く。間隙を越えての衝突
減衰速度は減少し、狭い通路を生じ、この狭い通路は間
隙のすぐ上のレベル中の電子密度を上げる。次に、１な
いしそれ以上の低いレベルに対し、ポピュレーションイ
ンバージョンが生じ、低いレーザレベルへの高い減衰速
度が存在するならば、間隙を越えてレーザ動作が実現で
きる。
【００２４】低レーザレベルに対する二つの可能な減衰
形態が、図１３に示されている。タイプＩ又はタイプII
の減衰機構は、原子の種類、その物質の荷電状態及び正
確なプラズマ状態に依存して存在しうる。いずれの機構
においても、下のレーザレベルにある電子を有する原子
の数は、最小であることが望ましい。イオン化の段階す
なわちＥZ+中のＺの値は、再結合レーザを設計する上で
重要なパラメータである。ＥZ+中の特定の遷移で動作す
る再結合レーザを作るために、Ｅ(Z+1)+中の最初の電子
密度はできるだけ大きいことが必要である。その理由
は、これは再結合プロセス中の上部レーザレベルへの電
子密度の源になるからである。低いイオン段階（Ｚ＝
１、２、３）の場合、このことは最初のプラズマ密度
は、図１２に示されるように１０15−１０16cm-3の範囲
であることが必要である。具体的な最初の荷電状態（Ｚ
＋１）は、プラズマ形成中の電子温度によって決る。こ
の最初の電子密度が比較的高い場合に対し、ポピュレー
ションインバージョンを生成するための最適プラズマ条
件は、幾分低いプラズマ密度すなわち１０14cm-3又はそ
れよりわずかに下であることがわかった。このやや低い
密度は上部レーザレベルの好ましくない衝突による密度
減少を最小にするために必要である。これら二つの明ら
かに矛盾する密度に対する要求は、プラズマを比較的小
さな容積中に作り、次にそれをより大きな容積中に広
げ、そこで密度の減少、再結合従ってレーザ動作を起さ
せるようにすることによって満すことができる。再結合
レーザの効率は三つの要因の積で決る。すなわち、イオ
ン生成の効率、イオンの上部レーザレベルでの再結合効
率及びレーザの量子効率言いかえればイオン化エネルギ
ーでレーザ遷移エネルギーを割ったものである。ここで
は低いレーザレベルは急速に空乏化すると仮定する。
形態が、図１３に示されている。タイプＩ又はタイプII
の減衰機構は、原子の種類、その物質の荷電状態及び正
確なプラズマ状態に依存して存在しうる。いずれの機構
においても、下のレーザレベルにある電子を有する原子
の数は、最小であることが望ましい。イオン化の段階す
なわちＥZ+中のＺの値は、再結合レーザを設計する上で
重要なパラメータである。ＥZ+中の特定の遷移で動作す
る再結合レーザを作るために、Ｅ(Z+1)+中の最初の電子
密度はできるだけ大きいことが必要である。その理由
は、これは再結合プロセス中の上部レーザレベルへの電
子密度の源になるからである。低いイオン段階（Ｚ＝
１、２、３）の場合、このことは最初のプラズマ密度
は、図１２に示されるように１０15−１０16cm-3の範囲
であることが必要である。具体的な最初の荷電状態（Ｚ
＋１）は、プラズマ形成中の電子温度によって決る。こ
の最初の電子密度が比較的高い場合に対し、ポピュレー
ションインバージョンを生成するための最適プラズマ条
件は、幾分低いプラズマ密度すなわち１０14cm-3又はそ
れよりわずかに下であることがわかった。このやや低い
密度は上部レーザレベルの好ましくない衝突による密度
減少を最小にするために必要である。これら二つの明ら
かに矛盾する密度に対する要求は、プラズマを比較的小
さな容積中に作り、次にそれをより大きな容積中に広
げ、そこで密度の減少、再結合従ってレーザ動作を起さ
せるようにすることによって満すことができる。再結合
レーザの効率は三つの要因の積で決る。すなわち、イオ
ン生成の効率、イオンの上部レーザレベルでの再結合効
率及びレーザの量子効率言いかえればイオン化エネルギ
ーでレーザ遷移エネルギーを割ったものである。ここで
は低いレーザレベルは急速に空乏化すると仮定する。
【００２５】第１にイオン生成効率について議論する。
電気的な励起パルスにおいて、イオン生成中の主なエネ
ルギー損失は、ａ）上のレーザレベルより下にある原子
中のレベルの直接励起、ｂ）イオンの好ましくない励起
状態への電子の励起、ｃ）電子連続体中の自由−自由遷
移による放射損失、及び、自由−束縛遷移、放射再結
合、ｄ）原子及びイオンの熱による加熱による。損失
（ａ）、低いレベルへの直接遷移による損失は、もし電
子密度が速い速度で展開するならば大きな損失ではな
い。なぜならば、多段階のイオン化は低い励起レベルか
らのイオン化速度が、それらの放射減衰速度を上回った
ときに起るからである。捕獲されない放射速度が典型的
には１０8 sec -1である原子の第１の励起状態の場合、
多段イオン化が起る電子密度は、１０15ないし１０16cm
3 の範囲である。もし基底状態の原子の密度が１０14cm
-3以上であるならば、放射捕獲が放射減衰速度を下げ、
それによって多段イオン化に必要な電子密度が下る。よ
り高い励起状態の場合には、多段イオン化が捕獲されな
い放射減衰を上回る電子密度は、１０13ないし１０14cm
-3の範囲である。
電気的な励起パルスにおいて、イオン生成中の主なエネ
ルギー損失は、ａ）上のレーザレベルより下にある原子
中のレベルの直接励起、ｂ）イオンの好ましくない励起
状態への電子の励起、ｃ）電子連続体中の自由−自由遷
移による放射損失、及び、自由−束縛遷移、放射再結
合、ｄ）原子及びイオンの熱による加熱による。損失
（ａ）、低いレベルへの直接遷移による損失は、もし電
子密度が速い速度で展開するならば大きな損失ではな
い。なぜならば、多段階のイオン化は低い励起レベルか
らのイオン化速度が、それらの放射減衰速度を上回った
ときに起るからである。捕獲されない放射速度が典型的
には１０8 sec -1である原子の第１の励起状態の場合、
多段イオン化が起る電子密度は、１０15ないし１０16cm
3 の範囲である。もし基底状態の原子の密度が１０14cm
-3以上であるならば、放射捕獲が放射減衰速度を下げ、
それによって多段イオン化に必要な電子密度が下る。よ
り高い励起状態の場合には、多段イオン化が捕獲されな
い放射減衰を上回る電子密度は、１０13ないし１０14cm
-3の範囲である。
【００２６】損失（ｂ）、イオンの好ましくない励起状
態への電子の励起は、電子温度が低く保たれている限
り、著しいエネルギー損失ではない。具体的な条件は原
子物質が異ると変るが、以下で議論する他の制約と矛盾
しない最高ガス圧及び最低降伏電圧が、このエネルギー
損失を最小にする。
態への電子の励起は、電子温度が低く保たれている限
り、著しいエネルギー損失ではない。具体的な条件は原
子物質が異ると変るが、以下で議論する他の制約と矛盾
しない最高ガス圧及び最低降伏電圧が、このエネルギー
損失を最小にする。
【００２７】損失（ｃ）、自由−自由及び自由−束縛遷
移の形の放射損失は、電子密度が高くなりすぎた時に非
常に大きくなり、原子は励起電気パルスの間、励起機構
を幾度もくり返すようになる。これらの損失についての
説明は、R. W. P. McWhirter及び A. G. Hearnによる
“プラズマ中の水素状イオンの励起レベルの瞬時におけ
る電子密度の計算”と題する論文に述べられている。彼
らの計算は、１μs 又はそれ以下の持続時間の励起パル
スの場合、これらの損失を最小にするためには、１０16
cm-3という電子密度に対する上限が必要であることを示
している。
移の形の放射損失は、電子密度が高くなりすぎた時に非
常に大きくなり、原子は励起電気パルスの間、励起機構
を幾度もくり返すようになる。これらの損失についての
説明は、R. W. P. McWhirter及び A. G. Hearnによる
“プラズマ中の水素状イオンの励起レベルの瞬時におけ
る電子密度の計算”と題する論文に述べられている。彼
らの計算は、１μs 又はそれ以下の持続時間の励起パル
スの場合、これらの損失を最小にするためには、１０16
cm-3という電子密度に対する上限が必要であることを示
している。
【００２８】比較的低い圧力及び電子密度における気体
放電では、電子は１０4 ないし１０5 ゜Ｋ程度の温度に
加熱されるが、原子及びイオンは５００−１０００゜Ｋ
のままである。原子密度及びガス圧が増すにつれ、原子
及びイオンの熱的な加熱すなわち損失（ｄ）が増し、従
ってより多くのエネルギーが浪費される。熱的な加熱は
上部レーザレベル下のレベルの直接励起を最小にするた
めに必要な条件と矛盾しない最小の電子密度が維持され
る時、最小になることを見出した。アーク効果を最小に
するために、十分低いガス圧を用いる必要がある。
放電では、電子は１０4 ないし１０5 ゜Ｋ程度の温度に
加熱されるが、原子及びイオンは５００−１０００゜Ｋ
のままである。原子密度及びガス圧が増すにつれ、原子
及びイオンの熱的な加熱すなわち損失（ｄ）が増し、従
ってより多くのエネルギーが浪費される。熱的な加熱は
上部レーザレベル下のレベルの直接励起を最小にするた
めに必要な条件と矛盾しない最小の電子密度が維持され
る時、最小になることを見出した。アーク効果を最小に
するために、十分低いガス圧を用いる必要がある。
【００２９】次に、励起エネルギーパルス終了後の上部
レベルへの電子−イオン再結合効率について議論する。
電子密度に対する上に述べた１０16cm-3という制限が満
されたと仮定すると、プラズマ発生中のこの位相間のイ
オンの全減衰速度は、数式〔数１〕によって表現でき
る。
レベルへの電子−イオン再結合効率について議論する。
電子密度に対する上に述べた１０16cm-3という制限が満
されたと仮定すると、プラズマ発生中のこの位相間のイ
オンの全減衰速度は、数式〔数１〕によって表現でき
る。
【数１】
【数２】 はここで数式〔数２〕はイオン密度、Ｒｄ、Ｒｍ、Ｒｒ
及びＲｃは両極性拡散損失速度、分子形成損失速度、放
射再結合損失速度及び衝突再結合損失速度である。
及びＲｃは両極性拡散損失速度、分子形成損失速度、放
射再結合損失速度及び衝突再結合損失速度である。
【００３０】長さが口径ｒよりはるかに大きな管の場合
の拡散減衰速度は、次式で与えられる。 Ｒｄ＝（Ｄａ／ｐ）（２．４／ｒ）2 （２） ここで、Ｄａは典型的な場合８００cm2 Torr sec-1の両
極性拡散係数、ｐはＴｏｒｒ単位でのガス圧である。口
径３ｍｍ、圧力１Torrの場合、拡散減衰速度は約５×１
０4 sec-1である。図２から明らかなように、この拡散
減衰損失速度は、ガス圧を最小にしかつ口径を増すこと
により、最小にすることができる。
の拡散減衰速度は、次式で与えられる。 Ｒｄ＝（Ｄａ／ｐ）（２．４／ｒ）2 （２） ここで、Ｄａは典型的な場合８００cm2 Torr sec-1の両
極性拡散係数、ｐはＴｏｒｒ単位でのガス圧である。口
径３ｍｍ、圧力１Torrの場合、拡散減衰速度は約５×１
０4 sec-1である。図２から明らかなように、この拡散
減衰損失速度は、ガス圧を最小にしかつ口径を増すこと
により、最小にすることができる。
【００３１】第２のイオン減衰機構は速度Ｒｍ又はＥ+
イオンのＥ2 +イオンへの変換を含む。この機構はほとん
どのイオンに対してよく知られていないが、レーザ発振
物質の密度が〜１０16cm-3以下に保たれる限り、重要で
はないと推測される。機構は重要でないにしても、それ
は必ずしも原子再結合レーザの効率に損失は発生させな
い。なぜならば、Ｅ2 +の原子状態又は上のレーザレベル
への解離が起る可能性は十分あるからである。従って、
この機構のレーザの効率を減少させる効果は無視できる
と仮定する。
イオンのＥ2 +イオンへの変換を含む。この機構はほとん
どのイオンに対してよく知られていないが、レーザ発振
物質の密度が〜１０16cm-3以下に保たれる限り、重要で
はないと推測される。機構は重要でないにしても、それ
は必ずしも原子再結合レーザの効率に損失は発生させな
い。なぜならば、Ｅ2 +の原子状態又は上のレーザレベル
への解離が起る可能性は十分あるからである。従って、
この機構のレーザの効率を減少させる効果は無視できる
と仮定する。
【００３２】放射再結合速度Ｒｒは単一イオンから中性
原子への再結合の場合、次の式〔数３〕で近似できる。
原子への再結合の場合、次の式〔数３〕で近似できる。
【数３】 ここで、Ｎｅはcm-3単位での電子密度、ＴｅはｅＶ単位
の電子温度である。この機構は中性原子の特定の状態す
なわち励起状態又は基底状態にあるイオンに電子を束縛
し、同時にフォトンを放出することを含む。フォトンは
自由電子エネルギーと束縛状態のエネルギー差に等しい
エネルギーを有する。この機構は再結合レーザ励起の効
率を下げることになる。なぜならば、上のレーザレベル
下にある束縛レベルに再結合する原子は、それらの続く
減衰中上のレーザレベルを迂回する。加えて、放射再結
合が衝突再結合を上回る低プラズマ密度において、上の
レーザレベルの上にある励起状態にある原子もまた、放
射減衰によりそのレベルを迂回する。
の電子温度である。この機構は中性原子の特定の状態す
なわち励起状態又は基底状態にあるイオンに電子を束縛
し、同時にフォトンを放出することを含む。フォトンは
自由電子エネルギーと束縛状態のエネルギー差に等しい
エネルギーを有する。この機構は再結合レーザ励起の効
率を下げることになる。なぜならば、上のレーザレベル
下にある束縛レベルに再結合する原子は、それらの続く
減衰中上のレーザレベルを迂回する。加えて、放射再結
合が衝突再結合を上回る低プラズマ密度において、上の
レーザレベルの上にある励起状態にある原子もまた、放
射減衰によりそのレベルを迂回する。
【００３３】衝突再結合速度Ｒｃは次式で近似される。 Ｒｃ＝１０-20 Ｎｅ2 Ｔｅ-9/2cm-3sec -1 （４） ＲｃはＮｅ及びＴｅの両方、従ってＲｒに、より敏感で
ある。衝突再結合機構は効率のよい再結合レーザを実現
する最も効率のよいものである。なぜならば、この機構
を通してＥ+ と再結合する各電子は、密度Ｎｅ及び温度
Ｔｅを有する自由電子との衝突により、エネルギーが下
る方向に移動する。下方への動きの最高の割合はエネル
ギー的に隣接したレベルへの動きである。すなわち、電
子密度はエネルギー的に小さなステップで下に動く。再
結合効率要因は１００パーセントに近づかせうる。も
し、ＲｃはＲｄ、Ｒｍ及びＲｒより大きく、適当なレベ
ルを有する原子物質が、すべてのエネルギーが刺激放射
により上のレーザレベルから引き出されるように、衝突
再結合機構中に得られるならばである。
ある。衝突再結合機構は効率のよい再結合レーザを実現
する最も効率のよいものである。なぜならば、この機構
を通してＥ+ と再結合する各電子は、密度Ｎｅ及び温度
Ｔｅを有する自由電子との衝突により、エネルギーが下
る方向に移動する。下方への動きの最高の割合はエネル
ギー的に隣接したレベルへの動きである。すなわち、電
子密度はエネルギー的に小さなステップで下に動く。再
結合効率要因は１００パーセントに近づかせうる。も
し、ＲｃはＲｄ、Ｒｍ及びＲｒより大きく、適当なレベ
ルを有する原子物質が、すべてのエネルギーが刺激放射
により上のレーザレベルから引き出されるように、衝突
再結合機構中に得られるならばである。
【００３４】ＲｃがＲｒに等しくなるＮｅ及びＴｅの値
は、第３及び第４式から得られ、次式で与えられる。 Ｎｅ＝２×１０13Ｔｅ3.75 （５） 図１３はこの式のグラフを示す。ＲｃがＲｒより支配的
な線１００より上及び左の領域は、効率のよい再結合レ
ーザに必要な条件を示す。たとえば、もし電子温度Ｔｅ
＝２ｅＶ及び電子密度Ｎｅ＝１０15cm-3の単一イオン化
プラズマが形成されるならば、図１３におけるその最初
の位置は、位置（１）であろう。そのような一組の最初
の条件は、高い割合のイオン化の主として単一イオン化
プラズマには望ましくない。そのようなプラズマが進む
につれ、拡大及び冷却によりその電子密度及び温度を減
少させる。この進展は時間とともに図１３中のプラズマ
位置が移動することに対応する。そのような動きは“冷
却軌道”を描く。期待されるように、ある種の冷却軌道
は高利得及び高効率のレーザを導く。たとえば、図１３
に示される軌道Ａは図１３に示された軌道Ｂより利得を
高める。その理由は軌道Ｂは放射再結合が著しくなる条
件を導く。Ａのような冷却軌道を実現する一つの方法
は、プラズマを冷却用周辺ガス中に広げることである。
これにより電子温度Ｔｅは電子密度Ｎｅより速く降下す
る。そのような技術はＲｃを主な冷却機構とし、従って
再結合効率係数を１００パーセントに近づけるために使
用できる。
は、第３及び第４式から得られ、次式で与えられる。 Ｎｅ＝２×１０13Ｔｅ3.75 （５） 図１３はこの式のグラフを示す。ＲｃがＲｒより支配的
な線１００より上及び左の領域は、効率のよい再結合レ
ーザに必要な条件を示す。たとえば、もし電子温度Ｔｅ
＝２ｅＶ及び電子密度Ｎｅ＝１０15cm-3の単一イオン化
プラズマが形成されるならば、図１３におけるその最初
の位置は、位置（１）であろう。そのような一組の最初
の条件は、高い割合のイオン化の主として単一イオン化
プラズマには望ましくない。そのようなプラズマが進む
につれ、拡大及び冷却によりその電子密度及び温度を減
少させる。この進展は時間とともに図１３中のプラズマ
位置が移動することに対応する。そのような動きは“冷
却軌道”を描く。期待されるように、ある種の冷却軌道
は高利得及び高効率のレーザを導く。たとえば、図１３
に示される軌道Ａは図１３に示された軌道Ｂより利得を
高める。その理由は軌道Ｂは放射再結合が著しくなる条
件を導く。Ａのような冷却軌道を実現する一つの方法
は、プラズマを冷却用周辺ガス中に広げることである。
これにより電子温度Ｔｅは電子密度Ｎｅより速く降下す
る。そのような技術はＲｃを主な冷却機構とし、従って
再結合効率係数を１００パーセントに近づけるために使
用できる。
【００３５】イオン損失機構についての議論により、上
のレーザレベルにある電子を有する原子の数を最大にす
るため、Ｒｄ、Ｒｍ及びＲｒは最小にし、Ｒｃは最大に
すべきことが示される。もしレーザがタイプＩの減衰機
構に基き、低いレーザレベルの放射減衰が中性原子の基
底状態へ向うものであれば、遷移確立及び具体的な実験
装置に依存して、中性原子の密度が１０13ないし１０15
cm-3である時、減衰速度は放射捕獲効果により減少し始
める。より高いガス温度では、線幅の増加とともに捕獲
の減少により密度はより高くなり得るが、ガスの加熱に
より高いエネルギーの損失を伴う。もし、低いレーザレ
ベルの減衰が主として励起状態へ向うものであり、続い
て基底状態への減衰であるならば、上に述べた高い方に
ある中性原子密度は、捕獲効果が低いレーザレベルの減
衰速度を減す前に調整できる。
のレーザレベルにある電子を有する原子の数を最大にす
るため、Ｒｄ、Ｒｍ及びＲｒは最小にし、Ｒｃは最大に
すべきことが示される。もしレーザがタイプＩの減衰機
構に基き、低いレーザレベルの放射減衰が中性原子の基
底状態へ向うものであれば、遷移確立及び具体的な実験
装置に依存して、中性原子の密度が１０13ないし１０15
cm-3である時、減衰速度は放射捕獲効果により減少し始
める。より高いガス温度では、線幅の増加とともに捕獲
の減少により密度はより高くなり得るが、ガスの加熱に
より高いエネルギーの損失を伴う。もし、低いレーザレ
ベルの減衰が主として励起状態へ向うものであり、続い
て基底状態への減衰であるならば、上に述べた高い方に
ある中性原子密度は、捕獲効果が低いレーザレベルの減
衰速度を減す前に調整できる。
【００３６】もし、レーザがタイプIIの減衰機構に基い
ているならば、低いレーザレベルの減衰はＮｅ及びＴｅ
により決る。ここで、電子密度が高いほどまた電子温度
が低いほど、低いレーザレベルの減衰過程はより効果的
である。これらの条件はまた衝突再結合に対する最適条
件であるため、低いレーザレベルの空乏化は、低いレー
ザレベルが高いレベルである適当な一連のレベルをもつ
ように原子系が選択される時、自動的に作られる。電子
密度は電子衝突間隙間脱励起を最小にするのに十分低く
保たれなければならない。この脱励起は上部レーザレベ
ルの非放射空乏化を生ずる。たとえば、水素においては
１０15cm-3の電子密度の場合、Ｎ＝３のレベルは１０8
sec-1の電子衝突破壊速度をもち、この速度はそのレベ
ルの捕獲されない放射減衰に匹敵する。
ているならば、低いレーザレベルの減衰はＮｅ及びＴｅ
により決る。ここで、電子密度が高いほどまた電子温度
が低いほど、低いレーザレベルの減衰過程はより効果的
である。これらの条件はまた衝突再結合に対する最適条
件であるため、低いレーザレベルの空乏化は、低いレー
ザレベルが高いレベルである適当な一連のレベルをもつ
ように原子系が選択される時、自動的に作られる。電子
密度は電子衝突間隙間脱励起を最小にするのに十分低く
保たれなければならない。この脱励起は上部レーザレベ
ルの非放射空乏化を生ずる。たとえば、水素においては
１０15cm-3の電子密度の場合、Ｎ＝３のレベルは１０8
sec-1の電子衝突破壊速度をもち、この速度はそのレベ
ルの捕獲されない放射減衰に匹敵する。
【００３７】次に要約すると、プラズマ生成に関する限
り、低い励起状態への励起損失を最小にするためには、
１０15cm-3以上の電子密度が必要である。数ｅＶオーダ
ーの比較的低いＴｅは、励起されたイオンレベルの電子
密度を最小にする。電子密度を１０16cm-3以下に保つこ
とにより、放射損は最小に維持され、比較的低いガス圧
（＜１００Torr) にすることにより、原子の熱的加熱は
最小になる。プラズマ再結合に関する限り、拡散損失は
圧力を高くすることにより最小になり、放射再結合は高
いＮｅ及び低いＴｅにより最小になり、放射捕獲はレー
ザ発振物質を１０15オーダ又はそれ以下の密度にするこ
とにより最小になる。効率のよい原子再結合レーザを作
るために、プラズマ条件はこれらすべての要件を満足す
るようにしなければならない。１０15−１０16cm-3の範
囲の電子密度は、Ｎｅに対するすべての要件を満足する
であろう。しかし、（放射捕獲に対する制約により）レ
ーザ発振物質の基底状態に対する〜１０15cm-3という上
限のため、電子密度には１０15cm-3という上限がつけ加
わる。なぜならば、各電子は中性原子のイオン化から始
るからである。（多段イオン化はイオン遷移を除いて望
ましくない）この低圧（〜１０-1Torr) 条件により、Ｔ
ｅを低く保つのは不可能になり、また拡散損失を著しく
増すことになるであろう。しかし、バッファガスを添加
することにより、Ｔｅが減少し、壁への拡散損失速度は
減少し、同時に冷却軌道を最適化するために、プラズマ
が広がり冷却できるバックグラウンドガスを減少させ
る。バッファガスを添加することにより、励起の可能性
とバッファガス物質にイオン化エネルギーを失わせる可
能性を導く。しかし、たとえばＨｅのような高イオン化
ポテンシャルガスを用いると、ほとんどのイオン化エネ
ルギーは低いイオン化ポテンシャルレーザ物質に移り、
Ｈｅによりとられるイオン化エネルギーは、電荷の移動
又はペニングイオン化を経て、レーザ物質に戻る可能性
がきわめて大きい。加えて、Ｈｅ原子の質量が低いこと
によって、プラズマが冷却用周辺ガス中に広がるにつ
れ、理想的に速い冷却機構が電子に働くであろう。これ
らの条件に内在しているのは、プラズマは使える容積の
わずかの部分にのみ生じ、それが後により大きな容積に
広がり、冷却されるようにしなければならないという事
実である。
り、低い励起状態への励起損失を最小にするためには、
１０15cm-3以上の電子密度が必要である。数ｅＶオーダ
ーの比較的低いＴｅは、励起されたイオンレベルの電子
密度を最小にする。電子密度を１０16cm-3以下に保つこ
とにより、放射損は最小に維持され、比較的低いガス圧
（＜１００Torr) にすることにより、原子の熱的加熱は
最小になる。プラズマ再結合に関する限り、拡散損失は
圧力を高くすることにより最小になり、放射再結合は高
いＮｅ及び低いＴｅにより最小になり、放射捕獲はレー
ザ発振物質を１０15オーダ又はそれ以下の密度にするこ
とにより最小になる。効率のよい原子再結合レーザを作
るために、プラズマ条件はこれらすべての要件を満足す
るようにしなければならない。１０15−１０16cm-3の範
囲の電子密度は、Ｎｅに対するすべての要件を満足する
であろう。しかし、（放射捕獲に対する制約により）レ
ーザ発振物質の基底状態に対する〜１０15cm-3という上
限のため、電子密度には１０15cm-3という上限がつけ加
わる。なぜならば、各電子は中性原子のイオン化から始
るからである。（多段イオン化はイオン遷移を除いて望
ましくない）この低圧（〜１０-1Torr) 条件により、Ｔ
ｅを低く保つのは不可能になり、また拡散損失を著しく
増すことになるであろう。しかし、バッファガスを添加
することにより、Ｔｅが減少し、壁への拡散損失速度は
減少し、同時に冷却軌道を最適化するために、プラズマ
が広がり冷却できるバックグラウンドガスを減少させ
る。バッファガスを添加することにより、励起の可能性
とバッファガス物質にイオン化エネルギーを失わせる可
能性を導く。しかし、たとえばＨｅのような高イオン化
ポテンシャルガスを用いると、ほとんどのイオン化エネ
ルギーは低いイオン化ポテンシャルレーザ物質に移り、
Ｈｅによりとられるイオン化エネルギーは、電荷の移動
又はペニングイオン化を経て、レーザ物質に戻る可能性
がきわめて大きい。加えて、Ｈｅ原子の質量が低いこと
によって、プラズマが冷却用周辺ガス中に広がるにつ
れ、理想的に速い冷却機構が電子に働くであろう。これ
らの条件に内在しているのは、プラズマは使える容積の
わずかの部分にのみ生じ、それが後により大きな容積に
広がり、冷却されるようにしなければならないという事
実である。
【００３８】上に述べた考えに基くと、電気放電により
動作する効率のよい再結合レーザに最善の動作をさせる
パラメータの範囲は、以下のとおりである。Ｈｅバック
グラウンドガスは１０1 ないし１０2 Torrの範囲の圧力
である。１cm直径の面積を流す電流は、１０2 ないし１
０3 アンペアの範囲である。これは３０Torrのバックグ
ラウンドＨｅ圧で、〜１０15cm-3の初期Ｎｅを生じるよ
うにという計算に基く。実験データに基くと、これによ
り均一な放電が最初、直径の小さな円筒領域に閉じ込め
られる。最後に、レーザ物質の圧力範囲は１０-3ないし
１０-1Torrである。これは放射捕獲が低いレーザレベル
の減衰を妨げる最大イオン密度に対する条件に基く。こ
れらの条件は１ないし１０ｅＶの範囲のＴｅを生ずる。
１ｅＶという下限は、プラズマが十分広がり、Ｎｅが上
で述べ図１２に示された値をもつまで、電子−イオン再
結合が阻止されるようにするために必要である。１０ｅ
Ｖという上限はレーザ物質の二重イオン化の速度を低く
保つために用いられる。この二重イオン化はレーザ効率
を下げる。
動作する効率のよい再結合レーザに最善の動作をさせる
パラメータの範囲は、以下のとおりである。Ｈｅバック
グラウンドガスは１０1 ないし１０2 Torrの範囲の圧力
である。１cm直径の面積を流す電流は、１０2 ないし１
０3 アンペアの範囲である。これは３０Torrのバックグ
ラウンドＨｅ圧で、〜１０15cm-3の初期Ｎｅを生じるよ
うにという計算に基く。実験データに基くと、これによ
り均一な放電が最初、直径の小さな円筒領域に閉じ込め
られる。最後に、レーザ物質の圧力範囲は１０-3ないし
１０-1Torrである。これは放射捕獲が低いレーザレベル
の減衰を妨げる最大イオン密度に対する条件に基く。こ
れらの条件は１ないし１０ｅＶの範囲のＴｅを生ずる。
１ｅＶという下限は、プラズマが十分広がり、Ｎｅが上
で述べ図１２に示された値をもつまで、電子−イオン再
結合が阻止されるようにするために必要である。１０ｅ
Ｖという上限はレーザ物質の二重イオン化の速度を低く
保つために用いられる。この二重イオン化はレーザ効率
を下げる。
【表１】
【００３９】多数の中性原子（及び数種のイオン）の例
が、上に述べた考察に基く可能性のあるレーザ効率とと
もに、〔表１〕に示してある。効率を増すために、遷移
も示してある。これらの具体的な元素はある程度任意に
選ばれたが、ほとんどが比較的低いイオン化ポテンシャ
ルをもつことは例外である。なぜならば、励起状態のエ
ネルギーレベル分布中の間隙は、多くの元素で見出せる
からである。元素は第１列に示してある。波長及び間隙
遷移の指定は第２及び第３列に示してある。第４列はパ
ーセントで量子効率すなわちイオン化ポテンシャルで割
ったレーザ遷移を示す。第５列は６５パーセントのイオ
ン化効率及び上のレーザレベルへの１００パーセントの
衝突再結合に基く理論的レーザ効率を示す。
が、上に述べた考察に基く可能性のあるレーザ効率とと
もに、〔表１〕に示してある。効率を増すために、遷移
も示してある。これらの具体的な元素はある程度任意に
選ばれたが、ほとんどが比較的低いイオン化ポテンシャ
ルをもつことは例外である。なぜならば、励起状態のエ
ネルギーレベル分布中の間隙は、多くの元素で見出せる
からである。元素は第１列に示してある。波長及び間隙
遷移の指定は第２及び第３列に示してある。第４列はパ
ーセントで量子効率すなわちイオン化ポテンシャルで割
ったレーザ遷移を示す。第５列は６５パーセントのイオ
ン化効率及び上のレーザレベルへの１００パーセントの
衝突再結合に基く理論的レーザ効率を示す。
【図１】ピン型放電電極を用いる本考案の実施例の要素
を示す図である。
を示す図である。
【図２】ピン型放電電極を用いる本考案の実施例を示す
図である。
図である。
【図３】図２に示された実施例のレーザ強度と全ガス圧
の関係をグラフで示す図である。
の関係をグラフで示す図である。
【図４】図２に示された実施例のピン型電極軸からのず
れに対するレーザ強度をグラフで示す図である。
れに対するレーザ強度をグラフで示す図である。
【図５】図２に示された実施例の時間に対するレーザ強
度をグラフで示す図である。
度をグラフで示す図である。
【図６】放電プラズマの位置の安定化を助けるために絶
縁体ロッドを用いる本考案の実施例の要素を示す図であ
る。
縁体ロッドを用いる本考案の実施例の要素を示す図であ
る。
【図７】一連の絶縁体ロッドを用いる本考案の実施例の
要素を示す図である。
要素を示す図である。
【図８】放電プラズマを安定化させるのを助けるため
に、ＵＶフラッシュランプを用いた本考案の実施例の要
素を示す図である。
に、ＵＶフラッシュランプを用いた本考案の実施例の要
素を示す図である。
【図９】ＵＶレーザ予備イオン化を用いる本考案の実施
例の要素を示す図である。
例の要素を示す図である。
【図１０】粒子ビーム予備イオン化を用いる本考案の実
施例の要素を示す図である。
施例の要素を示す図である。
【図１１】爆列ワイヤを用いた本考案の実施例の要素を
示す図である。
示す図である。
【図１２】再結合レーザの動作を示すエネルギーレベル
を示した図である。
を示した図である。
【図１３】タイプＩ及びタイプII再結合レーザのエネル
ギーレベルを示す図である。
ギーレベルを示す図である。
【図１４】衝突再結合機構と放射再結合機構が競合する
領域を示すプラズマ電子濃度対プラズマ電子温度をグラ
フで表す図である。
領域を示すプラズマ電子濃度対プラズマ電子温度をグラ
フで表す図である。
【符号の説明】 １、２ 電極 ３、４ 鏡 ５ パワー供給源 １０ 環状領域 １１ プラズマ放電領域 １２ レーザビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−136995（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−79796（ＪＰ，Ａ) 特公 昭40−22703（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (10)
- 【請求項１】 少くとも１つの共振レーザ空胴（３−
４）とレーザ材料から成るレーザ放射を発生する再結合
レーザにおいて、 該レーザ材料中の円筒状領域（１１）に閉じ込められた
少くとも１つのプラズマ放電を発生させるための励起手
段（１、２、５）が含まれ、放電は第２の領域（１０）
中に半径方向に広がるプラズマを発生し、該第２の領域
の少くとも一部は、少くとも１つの該共振レーザ空胴中
に配置され、それにより該プラズマ中での電子及びイオ
ンの再結合によって該レーザ材料中にポピュレーション
インバージョンが生じることを特徴とする再結合レー
ザ。 - 【請求項２】 請求項１に記載された再結合レーザにお
いて、 該プラズマ放電中の電子を冷却するためのバックグラウ
ンドガスを更に特徴とする再結合レーザ。 - 【請求項３】 請求項２に記載された再結合レーザにお
いて、 該バックグラウンドガスはＨｅであることを特徴とする
再結合レーザ。 - 【請求項４】 請求項１に記載された再結合レーザにお
いて、 該励起手段は少くとも１つの共振レーザ空胴の軸に本質
的に平行に位置合わせされたピン型電極（１、２）及び
該ピン型電極に高電圧、高電流パルスを供給する手段
（５）から成ることを特徴とする再結合レーザ。 - 【請求項５】 請求項４に記載された再結合レーザにお
いて、 該励起手段は更に該ピン型電極間に配置された絶縁体ロ
ッド（２５）から成ることを特徴とする再結合レーザ。 - 【請求項６】 請求項５に記載された再結合レーザにお
いて、 該ピン型電極間に交互に配置された複数の絶縁体ロッド
（３１、３３、３５）及び金属ロッド（３２、３４）か
ら成ることを特徴とする再結合レーザ。 - 【請求項７】 請求項４に記載された再結合レーザにお
いて、 該励起手段は更に該ピン型電極間に配置されたＵＶ放射
を生成するためのフラッシュランプ手段（５２）及び該
フラッシュランプ手段をトリガする手段（５１）から成
ることを特徴とする再結合レーザ。 - 【請求項８】 請求項７に記載された再結合レーザにお
いて、 ＵＶ放射によりイオン化できる材料を含むことを特徴と
する再結合レーザ。 - 【請求項９】 請求項１に記載された再結合レーザにお
いて、 少くとも１つの該共振レーザ空胴は鏡手段（１３０）を
含み、その鏡手段は紫外放射を透過し、 該励起手段はピン型電極（６４）、紫外放射を透過させ
るための開孔電極手段（６１）、該ピン型電極及び該開
孔電極手段に高電圧、高電流パルスを供給するための手
段（５）及びＵＶレーザ放射（１００）のビームを発生
させるためのＵＶ放射のレーザ源（６３）から成り、放
射は該鏡手段及び該開孔電極手段を、少くとも１つの該
共振レーザ空胴の軸に本質的に平行な光路に沿って通過
することを特徴とする再結合レーザ。 - 【請求項１０】 請求項１に記載された再結合レーザに
おいて、 少くとも１つの該共振レーザ空胴は鏡手段（１３１）を
含み、鏡手段は粒子の通過を許し、 該励起手段はファラデーカップ電極（７６）、粒子のビ
ームを通過させるための開孔電極手段（７０）該ファラ
デーカップ電極及び該開孔電極手段に高電圧、高電流パ
ルスを印加するための手段及び粒子ビーム（１１０）を
生成するための粒子ビーム源（７５）から成り、そのビ
ームは該鏡手段及び開孔電極手段を、少くとも１つの該
共振レーザ空胴の軸に本質的に平行な光路に沿って、該
ファラデーカップ電極の方へ通過することを特徴とする
再結合レーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/202,069 US4369514A (en) | 1980-10-30 | 1980-10-30 | Recombination laser |
| US202069 | 1988-06-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0631160U JPH0631160U (ja) | 1994-04-22 |
| JPH08772Y2 true JPH08772Y2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=22748386
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56503422A Pending JPS57501655A (ja) | 1980-10-30 | 1981-10-13 | |
| JP1992056049U Expired - Lifetime JPH08772Y2 (ja) | 1980-10-30 | 1992-08-10 | 再結合レーザ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56503422A Pending JPS57501655A (ja) | 1980-10-30 | 1981-10-13 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4369514A (ja) |
| EP (1) | EP0063577B1 (ja) |
| JP (2) | JPS57501655A (ja) |
| CA (1) | CA1158756A (ja) |
| DE (1) | DE3176489D1 (ja) |
| GB (1) | GB2088121B (ja) |
| IL (1) | IL64131A (ja) |
| WO (1) | WO1982001622A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4450568A (en) * | 1981-11-13 | 1984-05-22 | Maxwell Laboratories, Inc. | Pumping a photolytic laser utilizing a plasma pinch |
| US4498182A (en) * | 1982-06-18 | 1985-02-05 | At&T Bell Laboratories | Continuous wave sper laser |
| SU1674299A1 (ru) * | 1987-01-28 | 1991-08-30 | Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам АН СССР | Лазер на 3Р - 3 S-переходах неона |
| US4994715A (en) * | 1987-12-07 | 1991-02-19 | The Regents Of The University Of California | Plasma pinch system and method of using same |
| US5048163A (en) * | 1987-12-07 | 1991-09-17 | Asmus John F | System for processing semiconductor materials |
| US4889605A (en) * | 1987-12-07 | 1989-12-26 | The Regents Of The University Of California | Plasma pinch system |
| AU5725690A (en) * | 1989-05-04 | 1990-11-29 | Regents Of The University Of California, The | Method and apparatus for processing materials |
| DE4002048C2 (de) * | 1990-01-24 | 1993-11-18 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Rekombinationslaser |
| JPH0732073B2 (ja) * | 1991-07-19 | 1995-04-10 | 工業技術院長 | 極短波長レーザ用プラズマ発生装置 |
| US6621848B1 (en) | 2000-04-25 | 2003-09-16 | The Boeing Company | SECOIL reprocessing system |
| US6804327B2 (en) * | 2001-04-03 | 2004-10-12 | Lambda Physik Ag | Method and apparatus for generating high output power gas discharge based source of extreme ultraviolet radiation and/or soft x-rays |
| US9723703B2 (en) * | 2014-04-01 | 2017-08-01 | Kla-Tencor Corporation | System and method for transverse pumping of laser-sustained plasma |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3164782A (en) * | 1963-01-31 | 1965-01-05 | Jr Fred D Ordway | Gas-filled envelope for solid laser tube having internal electrodes |
| US3548335A (en) * | 1968-08-08 | 1970-12-15 | Us Army | Brush cathode discharge maser |
| US3757248A (en) * | 1972-07-31 | 1973-09-04 | Massachusetts Inst Technology | Pulsed gas laser |
| JPS5652471B2 (ja) * | 1972-12-05 | 1981-12-12 | ||
| US3916338A (en) * | 1972-11-07 | 1975-10-28 | Us Energy | Metal atom oxidation laser |
| US3864643A (en) * | 1973-11-23 | 1975-02-04 | Us Navy | Traveling wave vacuum spark and a travelling wave flashlamp |
| US3891941A (en) * | 1974-01-25 | 1975-06-24 | Us Army | Imploding cylinder metal vapor laser |
| US4135167A (en) * | 1975-05-30 | 1979-01-16 | Compagnie Generale D'electricite S.A. | Laser having a brief discharge between two elongated electrodes |
| ZA753563B (en) * | 1975-06-03 | 1977-01-26 | South African Inventions | A laser and its method of operation |
| DE2627611A1 (de) * | 1976-06-19 | 1977-12-22 | Licentia Gmbh | Co- oder co tief 2 -laser mit stiftanode |
| JPS53136995A (en) * | 1977-05-06 | 1978-11-29 | Hitachi Ltd | Discharge device |
| US4211983A (en) * | 1978-05-01 | 1980-07-08 | Avco Everett Research Laboratory, Inc. | High energy electron beam driven laser |
| US4228408A (en) * | 1978-10-23 | 1980-10-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Pulsed cyclic laser based on dissociative excitation |
-
1980
- 1980-10-30 US US06/202,069 patent/US4369514A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
- 1981-10-13 EP EP81902905A patent/EP0063577B1/en not_active Expired
- 1981-10-13 WO PCT/US1981/001372 patent/WO1982001622A1/en active IP Right Grant
- 1981-10-13 DE DE8181902905T patent/DE3176489D1/de not_active Expired
- 1981-10-13 JP JP56503422A patent/JPS57501655A/ja active Pending
- 1981-10-19 CA CA000388218A patent/CA1158756A/en not_active Expired
- 1981-10-23 GB GB8132030A patent/GB2088121B/en not_active Expired
- 1981-10-27 IL IL64131A patent/IL64131A/xx unknown
-
1992
- 1992-08-10 JP JP1992056049U patent/JPH08772Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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| EP0063577A4 (en) | 1985-07-01 |
| GB2088121B (en) | 1984-05-02 |
| GB2088121A (en) | 1982-06-03 |
| JPH0631160U (ja) | 1994-04-22 |
| EP0063577B1 (en) | 1987-10-14 |
| EP0063577A1 (en) | 1982-11-03 |
| CA1158756A (en) | 1983-12-13 |
| DE3176489D1 (en) | 1987-11-19 |
| JPS57501655A (ja) | 1982-09-09 |
| IL64131A (en) | 1984-08-31 |
| IL64131A0 (en) | 1982-01-31 |
| WO1982001622A1 (en) | 1982-05-13 |
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