JPH09181375A - パルスガスレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】パルスガスレーザの出力パルス波形の制御は放
電回路やレーザ管の変更が必要で、数ns程度にするのは
困難であったのを解決する。放電回路，レーザ管の変更
なしにパルス幅を10数nsの間で容易に変化できるように
する。 【解決手段】発振器に縮小光学系付き安定共振器構成の
キャビティダンプ方式を設け、パルス幅を制御する。増
幅器にマルチパス増幅光学系を設け、短パルスレーザを
効率よく引き出せるようにする。すなわち、発振器は全
反射鏡８と16で構成される安定共振器内にレーザをため
込み、ＥＯ素子14をスイッチングしてレーザビームを切
り出す。増幅器は偏光ビームスプリッタ29，36とファラ
デーローテータ30と全反射鏡37，32で４パス光学系を構
成する。これにより、発振器を可変とし、レーザのパル
ス幅と増幅器の利得時間幅の整合をとり効率アップでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパルスガスレーザ装
置に係り、特に通常のパルスガスレーザ装置と比較して
レーザ出力を大きく低下させない状態で発振パルス幅を
制御できるようにしたパルスガスレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】発振パルス幅を制御したレーザ発振装置
は、特に材料への入熱条件を制御できる優れたレーザ加
工技術分野へ適用できる。パルスガスレーザは一般に放
電励起型が用いられ、レーザの利得の時間変化はその放
電電流に応じたものとなり、出力レーザ光波形は概ね20
nsから 100ns程度の範囲で放電回路等の特性に依存した
一定の値になる。このため、ある条件において効率よく
出力レーザ光が得られるようにした装置では大幅な出力
の低下なしにパルス波形の制御は困難である。

【０００３】さらに一般に大出力を得るために、レーザ
装置本体の長さを増加し、それに伴って共振器の全長を
長くする必要があるので、特に出力およびビーム品質を
保ったまま共振器の伝搬時間程度以下の短パルス光を得
ることは困難である。

【０００４】図９により安定共振器型銅蒸気レーザを例
として従来のパルスガスレーザ装置の概要を説明する。
銅蒸気レーザを例として説明すると、発振器用銅蒸気レ
ーザ管１は両端が窓ガラス２で封じられ、レーザ管１内
に低圧のネオンガス３および利得媒質である銅４が封入
されている。さらにレーザ管１の両端には放電電極５お
よびピーキングコンデンサ６が取り付けられ、これに高
電圧パルス回路７が接続されている。さらにレーザ管１
の外側には安定型共振器として全反射鏡８と半透過鏡９
が対向して設置されている。

【０００５】銅蒸気レーザの励起はこの高電圧パルス回
路７からピーキングコンデンサ６を瞬間的に充電し、放
電電極５の間に発生する放電によって銅４を加熱，蒸発
させ、その銅蒸気を励起する。励起されたレーザ媒質は
波長 511nmおよび波長 578nmにおいて大きな利得が発生
する。

【０００６】この結果、全反射鏡８と半透過鏡９の間に
波長 511nmと 578nmのレーザ発振が起こり、半透過鏡９
の側からレーザ発振光が出力される。発振器用銅蒸気レ
ーザ管１の長さは1.5m程度で直径は20mm程度のものが選
択されるが、このときの出力レーザ光のパルス形状は放
電回路等をレーザ出力が最も大きく得られるように最適
化した場合に図10（ａ）に示すような波形となり、概ね
30ns程度のパルス幅となる。なお、図10（ａ）は光強度
と時間との関係を示している。

【０００７】さらに大出力のレーザ光が必要な場合には
図９と同様の構成をした増幅用レーザ装置を用いて増幅
を行うが、従来、最大級のものでは、レーザ管１の長さ
は3.5m程度で直径が80mm程度の大型のものが用いられ
る。この大型増幅用レーザ装置の場合、利得は図10
（ｂ）のような時間変化を示し、利得時間は概ね80ns程
度と小型の発振器用のものと比べて大きなものとなる。
なお、図10（ｂ）は増幅器利得と時間との関係を示して
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な銅蒸気レーザ装置においては出力パルスレーザ光のパ
ルス幅を変える場合、放電回路や共振器の長さの変更に
よりある程度は可能であるものの、出力の減少ビーム品
質の低下の課題があり、また、放電回路や共振器長の変
更自体レーザ装置の大きな改造を伴うものであり、簡単
ではない課題がある。

【０００９】さらに、短パルス側ではレーザ光の共振器
の往復時間程度より短くすることはできない。また従来
の銅蒸気レーザ装置を増幅構成として大出力を得る場
合、発振器側の出力パルス幅と増幅器側の利得時間幅
は、放電回路の特性の差により、整合させることができ
ない課題がる。

【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、銅蒸気レーザ装置の出力やビーム品質を大幅
に低下させることなしに簡単に出力パルス幅の変更が可
能にできるパルスガスレーザ装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、パル
スガスレーザ管と共振器で構成されるパルスガスレーザ
装置において、前記共振器内に偏光ビームスプリッタと
電気光学素子を備え、前記電気光学素子にパルスガスレ
ーザ発振のタイミングに同期させてパルス電圧を前記電
気光学素子に印加できるパルス発生器を有し、このパル
ス発生器は前記電気光学素子が無制御の場合に前記電気
光学素子にレーザ光が前記共振器内に蓄積されている時
間の範囲内で任意の時間のパルス電圧を印加できること
を特徴とする。

【００１２】本発明によればレーザ管を励起している間
に共振器内に直線偏光させたレーザ光を蓄積し、共振器
内に光強度が最大になる時間に瞬時に電気光学素子に電
圧を印加し偏光角度を回転させて偏光ビームスプリッタ
によって共振器から出力させるようにして、共振器の光
往復時間に相当するパルス幅の出力光を得ることができ
る。また、電気光学素子に印加する電圧とパルス幅を制
御することで任意のパルス幅に制御した出力光を得るこ
とができる。

【００１３】請求項２の発明は、前記パルス発生器のス
イッチング素子は光導電素子からなることを特徴とす
る。本発明によればスイッチング素子に光導電素子を用
いたパルス発生装置を備え、光によって電気光学素子に
印加するパルス電圧を直接制御できるようにして、レー
ザから発生した光自身で出力光のパルス幅を制御でき
る。また、レーザから発生した光をトリガとして直接パ
ルス幅を制御できるため、簡単かつ安定な出力を得るこ
とができる。

【００１４】請求項３の発明は、前記共振器内にケプラ
ー型縮小光学系を設け、この縮小光学系の焦点または縮
小されたレーザビームの任意の位置のいずれか、または
両方に横モード選択用空間絞り装置を設けてなることを
特徴とする。

【００１５】本発明によれば、ケプラー型縮小光学系を
使用したものに対してケプラー型縮小光学系の焦点また
は縮小光学系で縮小されたレーザビームの任意の位置の
いずれか、または両方に横モード選択用空間絞り装置を
設けることにより、高次の横モードを抑制できるので、
出力レーザビームの品質をさらに向上させることができ
る。

【００１６】請求項４の発明は、前記共振器内にガリレ
オ型縮小光学系を設け、この縮小光学系で縮小されたレ
ーザビームの任意の位置に横モード選択用空間絞り装置
を設けてなることを特徴とする。

【００１７】本発明によれば、ガリレオ型縮小光学系を
使用したものに対してガリレオ型縮小光学系で縮小され
たレーザビームの任意の位置に横モード選択用空間絞り
装置を設けることにより、高次の横モードを抑制できる
ので、出力レーザビームの品質をさらに向上させること
ができる。

【００１８】請求項５の発明は、前記パルスガスレーザ
管とマルチパス増幅用入出射光学系として偏光ビームス
プリッタおよびファラデーローテータを備え、さらに増
幅管の反対側に全反射鏡を備えたことを特徴とする。

【００１９】本発明によれば、増幅用レーザ管の片側に
マルチパス増幅用入出射光学系として偏光ビームスプリ
ッタおよびファラデーローテータを備え、さらに増幅管
の反対側に全反射鏡を備えて増幅用レーザ管の中をレー
ザ光が一往復できるようにして、増幅用レーザ管への入
射レーザのパルス幅と増幅用レーザ管の利得時間幅との
比が一対二程度の時に効率よく増幅出力が得れらる。

【００２０】つまり、増幅の際においても増幅用のレー
ザ管内を一往復または二往復レーザビームを通過させる
ことができるようになるため、増幅用レーザ管の利得時
間幅よりレーザ光の時間幅が短い場合においても効率よ
く増幅用レーザ管からエネルギを引き出すことができ
る。

【００２１】請求項６の発明は、前記パルスガスレーザ
管の片側に備えた偏光ビームスプリッタの手前にさらに
偏光ビームスプリッタとファラデーローテータを加えた
マルチパス増幅用入出射光学系を備えたことを特徴とす
る。

【００２２】本発明によれば、前記一往復型の増幅構成
のものに対して増幅用レーザ管の片側に備えた偏光ビー
ムスプリッタの手前にさらに偏光ビームスプリッタとフ
ァラデーローテータを加えたマルチパス増幅用入出射光
学系を備えて増幅用レーザ管の中をレーザ光が二往復で
きるようにして、増幅用レーザ管への入射レーザのパル
ス幅と増幅用レーザ管の利得時間幅との比が一対四程度
の時に効率よく増幅出力が得れらる。

【００２３】すなわち、増幅の際においても増幅用のレ
ーザ管内を一往復または二往復レーザビームを通過させ
ることができるようになるため、増幅用レーザ管の利得
時間幅よりレーザ光の時間幅が短い場合においても効率
よく増幅用レーザ管からエネルギを引き出すことができ
る。

【００２４】請求項７の発明は、上述のマルチパス増幅
用入出力光学系を備えたものにおいてマルチパス増幅用
入出射光学系の手前に二分の一波長板を備えて、マルチ
パス増幅用入出射光学系へ入射するレーザ光の偏光角度
を簡単に調整することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１から図４を参照しながら本発
明に係るパルスガスレーザ装置の第１の実施の形態を説
明する。本実施の形態は請求項１，２，３，６および７
に適用したものである。

【００２６】図１中符号１は直径20mmの口径を持ち利得
長1.5mの発振器用銅蒸気レーザ管である。このレーザ管
１の両端は窓ガラス２で封じられ、内部には低圧のネオ
ンガス３および利得媒質である銅４が設置されている。
さらにレーザ管１の両端内部には放電電極５が備えられ
ており、放電電極５はピーキングコンデンサ６が取り付
けられて、これに高電圧パルス回路７が接続されてい
る。

【００２７】この発振器用銅蒸気レーザ管１の一方には
全反射鏡８が設置されており、他方には縦偏光波と横偏
光波を分離する偏光ビームスプリッタ10が設置され、さ
らにケプラー型縮小光学系として焦点距離がそれぞれ、
概ねｆ＝ 300mmの凸レンズ11および焦点距離50mmの凸レ
ンズ12を概ね 350mm離れて設置している。これらの凸レ
ンズ12は両者とも色消し張り合わせレンズを使用してい
る。

【００２８】この縮小光学系の間に横モード選択用の水
冷された口径直径 200μｍの空間絞り装置13をビーム焦
点位置に設置している。凸レンズ12の先に有効直径 9.5
mmのＫＤ^＊Ｐ結晶製電気光学（ＥＯ）素子14および口径
直径 3.2mmの横モード選択用空間絞り装置15および全反
射鏡16が設置されている。

【００２９】ここで、ＫＤ^＊Ｐ結晶製ＥＯ素子とはＫＤ
₂ ＰＯ₄ （リン酸２水素カリウム重水素置換）結晶製の
電気光学素子で、通電状態により偏光方向等を変えるも
のである。

【００３０】ＥＯ素子14の電極には高圧直流電源17，コ
イル18，ＥＯ素子14に電圧を印加するための光電導素子
19，ＥＯ素子14に印加された電圧を放電させるための光
電導素子20およびコンデンサ21が接続されている。

【００３１】光電導素子19，20にはそれぞれ光ファイバ
22，23が接続されており、それぞれの光ファイバの他端
には光ファイバ入射光学系24，25が備えられている。偏
光ビームスプリッタ10の横には50％部分反射鏡26が設置
され、光ファイバ入射光学系24，25は部分的反射鏡で分
割出射された発振器用銅蒸気レーザ管１からの自然増幅
光を補足できるように調整されている。

【００３２】さらに、増幅系として伝送光学系27および
直線上に設置した二分の一波長板28，偏光ビームスプリ
ッタ29，ファラデーロテータ30を設置し、この光軸方向
に直角に口径直径80mm，長さ3.5mの増幅用銅蒸気レーザ
管31を設置している。

【００３３】この増幅用銅蒸気レーザ管31の一端には全
反射鏡32を備えており、他端にはレーザ管側から口径変
換用焦点距離 800mmの色消し凸レンズ33，焦点距離− 2
00mmの色消し凹レンズ34，四分の一波長板35，偏光ビー
ムスプリッタ36，全反射鏡37の順に設置され、ファラデ
ーロテータ30を透過したビームが偏光ビームスプリッタ
36を介して増幅系に注入できるようになっている。

【００３４】なお、増幅用銅蒸気レーザ管31は発振器用
銅蒸気レーザ管１と同様に両端は窓ガラス38で封じら
れ、内部には低圧のネオンガス39および利得媒質である
銅40が封入されている。さらにこの両端内部には放電電
極41が備えられており、これにはピーキングコンデンサ
42が取り付けられて、これに高電圧パルス回路43が接続
されている。

【００３５】このような構成の銅蒸気レーザ装置に含ま
れている各請求項毎に、作用および効果を順に説明す
る。最初に第１の実施の形態中に適用した請求項１およ
び２記載の範囲に関連する作用および効果について説明
する。

【００３６】銅蒸気レーザの励起は高電圧パルス回路７
からピーキングコンデンサ６を瞬間的に充電し、この電
圧が放電電極５の間の放電開始電圧に達したときに急激
な放電が起こり、ネオンガス３および放電によって蒸発
した銅４を励起する。励起されたレーザ媒質は波長 511
nmおよび波長 578nmにおいて大きな利得が図２（ａ）に
示すような時間変化を持って発生する。

【００３７】このとき発振器用銅蒸気レーザ管１は全反
射鏡８と全反射鏡16とで共振器を持つことになり、安定
モードで偏光ビームスプリッタ10の設置角度で規定され
る直線偏光したレーザ光を蓄積することができる。この
とき偏光ビームスプリッタ10の発振器用銅蒸気レーザ管
１側の位置で発振器用銅蒸気レーザ管１方向に進行する
レーザビーム強度の時間変化を測定すると、図２（ｂ）
に示すようになる。

【００３８】このようにＥＯ素子14に電圧を加えない場
合には、この共振器本系からは出力光を得ることはでき
ないが、共振器内のレーザ強度が十分高くなった図２
（ｂ）の波形中（イ）の時刻においてＥＯ素子14に図２
（ｃ）のようにレーザ光にとって四分の一波長板として
作用する電圧を印加すると、これ以降このＥＯ素子14に
レーザ管１側から透過したビームは円偏光となって全反
射鏡16に入射する。

【００３９】この円偏光は全反射鏡16によってその偏光
方向が逆転して反射し、もう一度、ＥＯ素子14に逆側か
ら透過する。このとき、ＥＯ素子14は再度四分の一波長
板として作用し直線偏光に戻されるが、このときは最初
の直線偏光と直角方向に回転したものとなる。

【００４０】このため、偏光ビームスプリッタ10により
反射され共振器外部に出力光として出射される。この場
合の、出力光波形は図２（ｄ）に示すように光の共振器
長の往復時間に相当するパルス波形となり、本実施の形
態においては概ね17ナノ秒となる。なお、図２（ｅ）は
他の動作例を示している。

【００４１】さらに上記と同様にＥＯ素子14が無制御状
態のときに図３（ａ）のようなレーザビームの蓄積状況
ときにＥＯ素子14に印加する電圧を図３（ｂ）のような
パルス形状とした場合には、ＥＯ素子14に電圧が印加さ
れた図３（ｂ）の（ロ）の時点より上述のように偏光ビ
ームスプリッタ10からレーザビームが出射され始める
が、（ハ）の時点から電圧が０となる。

【００４２】ＥＯ素子14は四分の一波長板としての作用
を失い、偏光ビームスプリッタ10からの出射光は停止す
る。結果として偏光ビームスプリッタ10のレーザビーム
出射側の位置での出力ビームのパルス形状は図３（ｃ）
のようになる。

【００４３】このとき、偏光ビームスプリッタの発振器
用銅蒸気レーザ管１側の位置で発振器用銅蒸気レーザ管
１方向に進行するレーザビーム強度の時間変化を測定す
ると図３（ｄ）のようになる。このようにしてＥＯ素子
14に印加する電圧パルス幅に応じたパルス出力を得るこ
とが可能になる。

【００４４】本実施例では、このＥＯ素子14に上述のよ
うなパルス電圧を印加する手段として光電導素子19，20
を用いている。これらの光電導素子は通常は絶縁状態で
あるが光を照射すると急激に抵抗値が減少するものであ
る。

【００４５】このパルス発生器の作用は、コンデンサ21
の両端に直流高圧電源17よりコイル18を介してＥＯ素子
14を四分の一波長電圧に相当する電圧を常に充電させて
いる。この状態において光電導素子19に光を照射すると
光電導素子19は急激に導通状態になりコンデンサ21から
ＥＯ素子14に電圧を与え、ＥＯ素子14は四分の一波長板
として作用する。この瞬間から偏光ビームスプリッタ10
から共振器内に蓄積されたレーザビームが出射し始め
る。

【００４６】つぎに光電導素子20に光を照射すると光電
導素子20は導通状態となりＥＯ素子14の両端の電圧は０
になる。この結果、偏光ビームスプリッタ10からの出力
は停止する。

【００４７】本実施の形態ではこれらの光電導素子19，
20への光の供給をこの銅蒸気レーザから発生した光自体
を用いて行う。すなわち、光電導素子19および20への光
供給は発振器用銅蒸気レーザ管１が放電励起された瞬間
に発生する自然放出光が偏光ビームスプリッタ10により
部分反射鏡26側に一部出射されるが、これを部分反射鏡
26で二分割したものを、それぞれの光ファイバ入射光学
系24，25によって補足し光ファイバ22，23に入射させ
る。

【００４８】光電導素子19，20への照射タイミングは、
それぞれ光ファイバ22，23の長さを変えて調整する。本
実施の形態では光ファイバ22の長さを６ｍとしているた
め、自然増幅光が発生した後、30ナノ秒後に光電導素子
19に光を供給できるようになっている。

【００４９】一方、本実施の形態の場合にはＥＯ素子14
の位置で発振器用銅蒸気レーザ管１方向に進行するレー
ザビームの強度は自然放出光が発生して概ね33ナノ秒後
に最大になる。この結果、ＥＯ素子14の位置で発振器用
銅蒸気レーザ管１方向に進行するレーザビームの強度が
最大になる３ナノ秒前に光電導素子19が導通状態とな
り、ＥＯ素子14が四分の一波長板として動作し始める。

【００５０】さらに、本実施の形態では光ファイバ23の
長さを6.6mとしており、この結果光電導素子20は光電導
素子19が導通状態になって３ナノ秒後に導通状態とな
る。この結果、ＥＯ素子14は四分の一波長板としての作
用がなくなりレーザビームの出射が停止する。

【００５１】このような作用の結果、本実施の形態では
偏光ビームスプリッタからの出力ビームのパルス幅は約
３ナノ秒となる。また光ファイバ23の長さを７ｍに変更
した場合約５ナノ秒になり7.6mに変えた場合約８ナノ秒
になる。このようにして光ファイバ23の長さを変えるこ
とにより簡単にパルス幅を変えることができる。

【００５２】以上の作用の様子を図４に示す。図４
（ａ）はＥＯ素子14にパルス電圧を印加しない場合に偏
光ビームスプリッタ10の発振器用銅蒸気レーザ管１側の
位置で発振器用銅蒸気レーザ管１方向に進行するレーザ
ビーム強度の時間変化を測定した結果である。図４
（ｂ）は光導電素子19に供給される光強度の時間変化を
測定した例である。図４（ｃ）は光導電素子20に供給さ
れる光強度の時間変化を測定した例である。図４（ｄ）
はＥＯ素子14に印加される電圧の時間変化である。図４
（ｅ）は偏光ビームスプリッタ10から出射される出力レ
ーザビームの時間変化である。図４（ｆ）は上述のよう
な作用をした場合に偏光ビームスプリッタ10の発振器用
銅蒸気レーザ管１側の位置で発振器用銅蒸気レーザ管１
方向に進行するレーザビーム強度の時間変化である。

【００５３】以上の結果から明らかなように、本実施の
形態では銅蒸気レーザの放電回路やレーザ管の長さを変
えることなく簡単に銅蒸気レーザのパルス幅を変えるこ
とができる。さらに光電導素子を利用しているため、自
ら発生する光でＥＯ素子14の動作タイミングを制御で
き、その結果、簡単な装置構成で安定な動作を得ること
ができる。

【００５４】本実施の形態では共振器内に色消し条件を
満たした色消し凸レンズ11および色消し凸レンズ12で構
成されたガリレオ型レーザビーム縮小光学系を備えてい
る。この光学系によりＥＯ素子14側ではビーム径が六分
の一に縮小されており、ＥＯ素子14側のレーザビーム直
径は約 3.2mm程度となる。

【００５５】この小ビーム口径部の長さは概ね0.5m程度
あり、これによって直径20mmのビームとして考えた場合
において実質的な共振器長を長くする効果をもたらす。
このため高次の横モードが抑制できレーザビームの品質
が向上する。また、この縮小光学系は色消し条件を満た
しているため銅蒸気レーザの 511nmと 578nmの２波長に
おいて色収差なしに同等のビーム品質を得ることができ
る。

【００５６】以上の結果から明らかなように直径20mmの
口径を持つ、比較的大口径のレーザ管を使用して安定共
振器構成を取っているにもかかわらず、共振器内に縮小
光学系を持たせて小径ビームでの伝搬部分を持っている
ため、実質的に共振器長を長くしたときと同じ効果があ
り、ビーム品質がよくなる効果がある。

【００５７】さらに、この縮小光学系は色消し条件を満
たしているため、銅蒸気レーザのように複数の発振波長
を持つレーザを対象とした場合、それぞれの波長におい
て同等のビーム品質を得ることができる効果がある。

【００５８】次に第１の請求項３に関する作用効果を説
明する。本実施の形態では請求項３に基づいて横モード
選択用空間絞り13および15を備えている。この作用はそ
れぞれの空間絞りを透過できる横モードのみ共振器内で
蓄積できるようにするもので、本実施の形態では主とし
て空間絞り15で大まかに横モードの選択をし、空間絞り
13で最終的に所望する横モードを得るようにしている。

【００５９】本実施の形態では空間絞り13の口径が 200
μｍのものを用いて、これを通過しないモードの成分は
共振器内に蓄積されないようになっている。このように
して、本実施の形態の条件において銅蒸気レーザ波長で
の回析限界の10倍程度までのビーム品質の改善を可能に
する効果がある。

【００６０】つぎに、第１の実施の形態に適用した請求
項６に関連する作用および効果について説明する。本実
施例の形態では請求項６に基づいて、偏光ビームスプリ
ッタ10から出射されたレーザビームを伝送光学系27を介
して増幅用銅蒸気レーザ管31にレーザ光を注入し増幅で
きるようになっている。

【００６１】この際、増幅用銅蒸気レーザ管31は発振器
用銅蒸気レーザ管１の励起法と同様に、高電圧パルス回
路43からピーキングコンデンサ42を瞬間的に充電し、こ
の電圧が放電電極41の間の放電開始電圧に達したときに
急激な放電が起こり、ネオンガス39および放電によって
蒸発した銅40を励起する。励起されたレーザ媒質は波長
511nmおよび波長 578nmにおいて概ね80ナノ秒の時間の
間大きな利得が発生する。

【００６２】一方、本実施の形態の発振器側の出力ビー
ムパルスの時間幅が３ナノ秒程度であり、この場合には
増幅用銅蒸気レーザ管31中を１回のみ通過させた場合に
は、その利得時間80ナノ秒の内、増幅用銅蒸気レーザ管
31の光の通過時間の約12ナノ秒とレーザパルス幅の時間
３ナノ秒の和である15ナノ秒分のエネルギしか引き出す
ことができない。すなわち増幅用銅蒸気レーザ管31の持
つ増幅能力の最大でも19％程度しか利用できないことに
なる。

【００６３】これに対し、本実施の形態中に適用した請
求項６に関連する作用はレーザビームを増幅用銅蒸気レ
ーザ管31内を二往復して増幅出力を得ることができるよ
うになっている。

【００６４】すなわち、偏光ビームスプリッタ10から出
射されたレーザビームは、垂直方向から斜め−45度が傾
けて設置した偏光ビームスプリッタ29に入射する。これ
を透過したレーザビームは斜め−45度傾いた直線偏光成
分のみとなる。このビームはこの角度のままファラデー
ローテータ30に入射する。

【００６５】このファラデーローテータ30は偏光回転角
度が45度になるように調整し、透過後のビームの偏光角
度は０度の垂直直線偏光となる。この垂直偏光したビー
ムは偏光ビームスプリッタ36により進行方向を直角に曲
げられ増幅用銅蒸気レーザ管31方向に設置した四分の一
波長板35に入射する。

【００６６】これによって直線縦偏光のビームは円偏光
になり、増幅用銅蒸気レーザ管31を通り全反射鏡32で反
射される。円偏光の回転方向は逆転し、再び増幅用銅蒸
気レーザ管31を通り四分の一波長35に入射する。再び直
線偏光に戻るが、その偏光角度は入射光から90度回転し
た水平へ偏光になる。

【００６７】このため、レーザビームは偏光ビームスプ
リッタ36を透過し、全反射鏡37で水平偏光のまま反射さ
れ、再びビームスプリッタ36を透過し四分の一波長板35
に入射する。再び円偏光にへ変換され増幅用銅蒸気レー
ザ管31内を再び往復するが、戻ってきた円偏光のビーム
はまた四分の一波長板35を透過したとき入射時と同じ縦
方向の直線偏光に戻る。

【００６８】この結果、増幅用銅蒸気レーザ管31内を２
往復して増幅されたレーザビームはビームスプリッタ36
によって反射されファラデーローテータ30に戻る。増幅
されたレーザビームは45度偏光角度が回転し、45度傾い
た直線偏光として偏光ビームスプリッタ29に戻る。偏光
ビームスプリッタは元々45度傾いているためビームを全
反射し増幅出力光として直角方向に出射する。

【００６９】このようにして請求項６に関連する発明に
より、レーザビームを増幅用銅蒸気レーザ管31中に２往
復させることができる。すなわち、本発明の作用により
発振器からの銅蒸気レーザパルスの時間幅が数ナノ秒程
度と小さい場合でも、増幅用銅蒸気レーザ管31の持つ利
得時間80ナノ秒の内、１回通過時間の15ナノ秒の４倍の
60ナノ秒分のエネルギを引き出すことができる効果があ
る。

【００７０】つぎに、第１の実施の形態中に適用した請
求項７に関する作用および効果を説明する。本実施の形
態に基づいて偏光ビームスプリッタ29の手前に二分の一
波長板28が備えられている。上記のマルチパス増幅系に
レーザビームを効率よく結合させるためには、偏光ビー
ムスプリッタ29で要求する−45度に入射ビームの偏光角
を調整する必要がある。

【００７１】この条件は複雑な伝送光学系を持つことに
よって達成可能であるが、二分の一波長板が直線偏光ビ
ームの偏光角度を任意の角度に変換できる特性を利用す
ると、簡単に偏光ビームスプリッタ29で要求する角度に
調整できる。このようにして請求項７の発明により、発
振器側からのレーザビームを効率よく簡単にマルチパス
増幅系に結合させることができる効果がある。

【００７２】また、本実施の形態ではマルチパス増幅光
学系内にそれぞれの焦点距離が概ね800mmの凸レンズ33
と−200mm の凹レンズ34を概ね 600mm離して設置した構
成のニュートン型の口径変換器を備えている。

【００７３】これにより発振器用銅蒸気レーザ管１の口
径で規定される直径20mmのレーザビームを増幅用光学系
内で銅蒸気レーザ管31の口径である直径80mmに拡大して
利得領域を往復できるようにしている。このようにして
発振器用銅蒸気レーザ管１と増幅用銅蒸気レーザ管31と
の口径が異なる場合においても有効にそれぞれの利得領
域を利用できる効果がある。

【００７４】さらに、本実施の形態ではマルチパス増幅
系内に設置した口径変換器が色消し条件を満たすように
する目的で、凸レンズ33および凹レンズ34に色消しレン
ズを用いている。銅蒸気レーザは２波長の発振波長を持
つが、この場合に通常のレンズを用いて口径変換器を組
むと色収差が発生し、波長により光の伝搬経路が異なる
問題が発生する。

【００７５】しかしながら、上記のように構成すること
により銅蒸気レーザのような２波長以上の発振波長を持
つレーザ装置を対象にした場合にも、口径変換器が色消
し条件を満たしているため、レーザビームの含む複数の
波長に対して同じ光路を通過させることができる効果が
ある。

【００７６】つぎに本発明の第２の実施の形態について
図５から図６を参照して説明する。なお本実施の形態は
ＸｅＣｌエキシマレーザを対象にし、請求項１，４およ
び５に記載の範囲を適用したものである。

【００７７】第２の実施の形態の構成は以下の通りであ
る。図５中符号50は10mm×20mm放電断面積を持つ、電極
長1.0mの放電横励起タイプの発振器用ＸｅＣｌエキシマ
レーザ管である。この両端は窓ガラス51で封じられ、内
部にはネオンガスとキセノンガスおよび塩化水素ガスの
混合レーザガス52を概ね２気圧程度の圧力で封入してい
る。このレーザ管の内部には放電電極53が備えられてお
り、これにはピーキングコンデンサ54が取り付けられ
て、これに高電圧パルス回路55が接続されている。

【００７８】この発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管50
の一方には全反射鏡56が設置されており、他方には縦偏
光波と横偏光波を分離する偏光ビームスプリッタ57が設
置され、さらにガリレオ型縮小光学系としてそれぞれの
焦点距離が概ねｆ＝ 300mmの凸レンズ58と−50mmの凹レ
ンズ59を概ね 250mm離して設置している。

【００７９】この凹レンズ59の先に有効直径 9.5mmの紫
外線仕様のＫＤＰ結晶製ＥＯ素子60および穴形状 1.6mm
× 3.2mmの横モード選択用空間絞り装置61および全反射
鏡62が設置されている。ＥＯ素子60の電極には高速の立
ち上がり電圧を供給できるパルス発生器63が備えられて
いる。

【００８０】さらに、増幅系に伝送光学系64でレーザビ
ームを伝送し、この光軸方向に直角に発振器用ＸｅＣｌ
エキシマレーザ管50と同じ仕様の増幅用エキシマレーザ
管65が設置している。

【００８１】この増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管65の
一端には全反射鏡66を備えており、他端にはファラデー
ローテータ67，偏光ビームスプリッタ68が備えられてい
る。この偏光ビームスプリッタ68は伝送光学系64からの
レーザビームを増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管65方向
に反射して増幅できるように配置してある。

【００８２】なお、増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管65
は発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管50と同様の構成を
している。すなわち、両端は窓ガラス69で封じられ、内
部には 2.5気圧程度のレーザガス70を封入している。さ
らに放電電極71，ピーキングコンデンサ72，高電圧パル
ス回路73が備えている。

【００８３】このような構成のＸｅＣｌエキシマレーザ
装置に含まれている各請求項毎に、作用および効果を順
に説明する。最初に第２の実施の形態中に適用した請求
項１に関連する作用および効果について説明する。

【００８４】ＸｅＣｌエキシマレーザの励起は高電圧パ
ルス回路55からピーキングコンデンサ54を瞬間的に充電
し、この電圧が放電電極53の間の放電開始電圧に達した
ときに急激な放電が起こり、混合レーザガス52を励起す
る。励起されたレーザ媒質は波長 308nmにおいて大きな
利得が図６（ａ）に示すような時間変化を持って発生す
る。

【００８５】このとき発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ
管50は全反射鏡56と全反射鏡62とで共振器を持つことに
なり、安定モードで偏光ビームスプリッタ57の設置角度
で規定される直線偏光したレーザ光を蓄積することがで
きる。このとき偏光ビームスプリッタ57の発振器用Ｘｅ
Ｃｌエキシマレーザ管50側の位置で発振器用ＸｅＣｌエ
キシマレーザ管50方向に進行するレーザビーム強度の時
間変化を測定すると図６（ｂ）のようになる。

【００８６】このようにＥＯ素子60に電圧を加えない場
合には、この共振器体系からは出力光を得ることはでき
ないが、共振器内のレーザ強度が十分高くなった図６
（ｂ）の（ニ）の時刻においてパルス発生器63によりＥ
Ｏ素子60に図６（ｃ）のようにレーザ光にとって四分の
一波長板として作用する電圧を印加すると、これ以降こ
のＥＯ素子60に発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管50側
から透過したビームは円偏光となって全反射鏡62に入射
する。

【００８７】この円偏光は全反射鏡62によってその偏光
方向が逆転して反射し、もう一度ＥＯ素子60に逆側から
透過する。このとき、ＥＯ素子60は再度四分の一波長板
として作用し直線偏光に戻されるが、このときは最初の
直線偏光と直角方向に回転したものとなる。

【００８８】このため、偏光ビームスプリッタ57により
反射され共振器外部に出力光として出射される。このと
きの出力光波形は図６（ｄ）のように光の共振器長往復
時間に相当するパルス波形となり、本実施の形態におい
ては概ね14ナノ秒となる。

【００８９】このときの図６（ｂ）と同位置で測定した
共振器内のレーザ光強度は図６（ｅ）で示すようにＥＯ
素子60に電圧が印加されて以降存在しなくなる。以上の
結果より明らかなように本実施の形態ではＸｅＣｌエキ
シマレーザの放電回路やレーザ管の長さを変えることな
く簡単にレーザ光のパルス幅を光が共振器内を１往復す
る時間程度の短パルス光を発生することができる効果が
ある。

【００９０】なお、ここで用いているパルス発生器63か
らのパルスは高速で立ち上がった後につぎのレーザの励
起が始まるまでに立ち下がっていればよいもので、比較
的簡単な構成の装置で実施できるものである。

【００９１】つぎに第２の実施の形態中に適用した請求
項４に関連する作用および効果について説明する。本実
施の形態では共振器内に凸レンズ58および凹レンズ59で
構成したニュートン型レーザビーム縮小光学系を備えて
いる。この光学系によりＥＯ素子60側ではビーム径が六
分の一に縮小されており、ＥＯ素子60側のレーザビーム
形状は約 1.6mm× 3.2mm程度となる。この小ビーム形状
部の長さは概ね 0.5mm程度あり、これによってビーム形
状10mm×20mmのビームとして考えた場合において実質的
な共振器長を長くする効果をもたらす。このため高次の
横モードが抑制できレーザビームの品質が向上する。

【００９２】さらに、この小ビーム形状部に横モード用
選択用空間絞り装置61が備えられている。これによって
空間絞り装置61を通過できる横モードのビームのみ共振
器内に蓄積できるので、レーザビームの品質を更に向上
できる。

【００９３】以上の結果から明らかなように請求項４に
関連する作用により、比較的大口径のレーザ管を使用し
て安定共振器構成を取っているにもかかわらず、共振器
内に縮小光学系を持たせて小径ビームでの伝搬部分を持
っていることと、この部分に横モード選択用に空間絞り
装置を備えているため、ビーム品質のよいレーザ光を発
生できる。

【００９４】つぎに、第２の実施の形態中に適用した請
求項５に関する作用および効果について説明する。本実
施の形態では偏光ビームスプリッタ57から出射されたレ
ーザビームを伝送光学系64を介して増幅用ＸｅＣｌエキ
シマレーザ管65にレーザ光を注入し増幅できるようにな
っている。

【００９５】この際、増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管
65は発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管50の励起法と同
様に、高電圧パルス回路73からピーキングコンデンサ72
を瞬間的に充電し、この電圧が放電電極71の間の放電開
始電圧に達したときに急激な放電が起こり、レーザガス
70を励起する。励起されたレーザ媒質は波長 308nmにお
いて概ね36ナノ秒の時間の間大きな利得が発生する。

【００９６】一方、本実施の形態の発振器側の出力ビー
ムパルスの時間幅が14ナノ秒程度であり、増幅用ＸｅＣ
ｌエキシマレーザ管65中を１回のみ通過させた場合に
は、その利得時間36ナノ秒の内、増幅用ＸｅＣｌエキシ
マレーザ管65の光の通過時間の約４ナノ秒とレーザパル
ス幅の時間14ナノ秒の和である18ナノ秒分のエネルギし
か引き出すことができない。すなわち増幅用ＸｅＣｌエ
キシマレーザ管65の持つ増幅能力の最大でも50％程度し
か利用できないことになる。

【００９７】これに対し、本実施の形態中に適用した請
求項５に関する作用はレーザビームを増幅用ＸｅＣｌエ
キシマレーザ管65内を１往復して増幅出力を得ることが
できるようになっている。

【００９８】すなわち、偏光ビームスプリッタ57から出
射されたレーザビームは、伝送光学系64を介して偏光ビ
ームスプリッタ68に入射させる。この偏光ビームスプリ
ッタ68により進行方向を直角に曲げられ増幅用ＸｅＣｌ
エキシマレーザ管65方向に設置したファラデーローテー
タ67を透過させる。

【００９９】このファラデーローテータ67は偏光回転角
度が45度に設置されており、この結果、レーザビームは
45度偏光角が傾いたまま増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ
管65を通り全反射鏡66で反射される。

【０１００】この後、再び増幅用ＸｅＣｌエキシマレー
ザ管65を通りファラデーローテータ67に入射する。この
ときさらに45度偏光が回転し、その偏光角度は入射光か
ら90度回転した横偏光になる。この結果、レーザビーム
は偏光ビームスプリッタ68を透過し増幅出力光として出
射される。

【０１０１】このようにして請求項５に関する発明によ
り、レーザビームを増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管65
中に１往復させることができる。すなわち、本実施の形
態の作用により発振器からのＸｅＣｌエキシマレーザパ
ルスの時間幅が14ナノ秒程度と小さい場合でも、増幅用
ＸｅＣｌエキシマレーザ管65の持つ利得時間36ナノ秒の
内、１回通過時間の18ナノ秒の２倍の36ナノ秒分のエネ
ルギを引き出すことができる効果がある。

【０１０２】つぎに本発明の第３の実施の形態を図７お
よび図８を参照して説明する。本実施の形態はＸｅＣｌ
エキシマレーザを対象にし、請求項１および４に記載の
範囲を適用したものである。

【０１０３】第３の実施の形態は以下の通りである。図
７中符号50は10mm×20mm放電断面積を持つ、電極長1.0m
の放電横励起タイプの発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ
管である。この両端は窓ガラス51で封じられ、内部には
ネオンガスとキセノンガスおよび塩化水素ガスの混合レ
ーザガス52を概ね２気圧程度の圧力で封入している。さ
らにこのレーザ管の内部には放電電極53が備えられてお
り、これにはピーキングコンデンサ54が取り付けられ
て、これに高電圧パルス回路55が接続されている。

【０１０４】この発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管50
の一方には全反射鏡56が設置されており、他方には縦偏
光波と横偏光波を分離する偏光ビームスプリッタ57が設
置され、さらにニュートン型縮小光学系としてそれぞれ
の焦点距離が概ねｆ＝ 300mmの凸レンズ58と−50mmの凹
レンズ59を概ね 250mm離して設置している。

【０１０５】このレンズ59の先に有効直径 9.5mmの紫外
線仕様のＫＤＰ結晶製ＥＯ素子60および穴形状 1.6mm×
3.2mmの横モード選択用空間絞り装置61および全反射鏡
62が設置されている。また、ＥＯ素子60の電極には最小
パルス幅が１ナノ秒程度の高速パルスを供給できるパル
ス発生器80が備えられている。

【０１０６】さらに、増幅系に伝送光学系64でレーザビ
ームを伝送し、この光軸方向に直角に発振器用ＸｅＣｌ
エキシマレーザ管50と同じ使用の増幅用ＸｅＣｌエキシ
マレーザ管65が設置している。

【０１０７】この増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管65の
一端には全反射鏡66が備えられており、他端には四分の
一波長板81，偏光ビームスプリッタ68が備えられてい
る。この偏光ビームスプリッタ68は伝送光学系64からの
レーザビームを増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管65方向
に反射して増幅できるように配置してある。

【０１０８】なお、増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管65
は発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管50と同様の構成を
しており、すなわち、両端は窓ガラス69で封じられ、内
部には 2.5気圧程度のレーザガス70を封入している。さ
らに放電電極71，ピーキングコンデンサ72，高電圧パル
ス回路73が備えている。

【０１０９】このような構成のＸｅＣｌエキシマレーザ
装置に含まれている各請求項毎に、作用および効果を順
に説明する。最初に第３の実施の形態中に適用した請求
項１に関する作用および効果について説明する。

【０１１０】発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザの励起は
第２の実施の形態と同じである、これにより励起された
レーザ媒質は波長 308nmにおいて大きな利得が図８
（ａ）のような時間変化を持って発生する。

【０１１１】このときＥＯ素子60に電圧をかけない場合
において、発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管50は全反
射鏡56と全反射鏡62とで共振器を持つことになり、安定
モードで偏光ビームスプリッタ57の設置角度で規定され
る直線偏光したレーザ光を蓄積することができる。この
とき偏光ビームスプリッタ57の発振器用ＸｅＣｌエキシ
マレーザ管50側の位置で発振器用ＸｅＣｌエキシマレー
ザ管50方向に進行するレーザビーム強度の時間変化を測
定すると図８（ｂ）のようになる。

【０１１２】このようにＥＯ素子60に電圧を加えない場
合には、この共振器体系からは出力光を得ることはでき
ないが、共振器内のレーザ強度が十分高くなった図８
（ｂ）の（ロ）の時刻においてパルス発生器80によりＥ
Ｏ素子60に図８（ｃ）のようにレーザ光にとって四分の
一波長板として作用する電圧を印加し（ハ）の時刻で印
加電圧を取り去るようにパルス的に加えると、この間の
みＥＯ素子60に発振器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管50側
から透過したビームは円偏光となって全反射鏡62に入射
する。

【０１１３】この円偏光は全反射鏡62によってその偏光
方向が逆転して反射し、もう一度ＥＯ素子60に逆側から
透過する。この場合、ＥＯ素子60は再度四分の一波長板
として作用し直線偏光に戻されるが、最初の直線偏光と
直角方向に回転したものとなる。

【０１１４】このため、偏光ビームスプリッタ57により
反射され共振器外部にレーザ出力光として出射される。
この作用はＥＯ素子60に電圧が印加されている間のみ有
効であり、レーザの出力光波形は図８（ｄ）のようなパ
ルス波形となる。

【０１１５】このときの図８（ｂ）と同位置で測定した
共振器内のレーザ光強度は、図８（ｅ）で示すようにＥ
Ｏ素子60に電圧が印加されて以降、虫食い的に存在しな
くなる。また、このレーザ出力波形はパルス発生器80の
パルス時間幅を変えることで調整でき、本実施の形態で
は約２ナノ秒から14ナノ秒の範囲で連続的に調整でき
た。

【０１１６】以上の結果より明らかなように本実施の形
態ではＸｅＣｌエキシマレーザの放電回路やレーザ管の
長さを変えることなく簡単にレーザ光のパルス幅を２ナ
ノ秒から14ナノ秒の範囲で変えることができる効果があ
る。

【０１１７】また、本実施の形態では偏光ビームスプリ
ッタ57から出射されたレーザビームを伝送光学系63を介
して増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管64にレーザ光を注
入し増幅できるようになっている。

【０１１８】この際、増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管
64の励起は第２の実施の形態と同様である。励起された
レーザ媒質は波長 308nmにおいて概ね36ナノ秒の時間の
間大きな利得が発生する。一方、本実施の形態の発振器
側の出力ビームパルスの時間幅が２から14ナノ秒の間で
任意に設定できるものである。

【０１１９】増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管64中を１
回のみ通過させた場合には、その利得時間36ナノ秒の
内、増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管64の光の通過時間
の約４ナノ秒とレーザパルス幅の時間２ナノ秒から14ナ
ノ秒の和である６ナノ秒から18ナノ秒分のエネルギしか
引き出すことができない。すなわち増幅用ＸｅＣｌエキ
シマレーザ管64の持つ増幅能力の最大でも18％から50％
程度しか利用できないことになる。

【０１２０】これに対し、本実施の形態においてはレー
ザビームを増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管64内を１往
復して増幅出力を得ることができるようになっている。
すなわち、偏光ビームスプリッタ57から出射されたレー
ザビームは、伝送光学系63を介して偏光ビームスプリッ
タ67に入射させる。

【０１２１】この偏光ビームスプリッタ67により進行方
向を直角に曲げられ増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管64
方向に設置した四分の一波長板81を透過させる。これに
よって直線縦偏光のビームは円偏光になり、増幅用Ｘｅ
Ｃｌエキシマレーザ管65を通り全反射鏡66で反射され
る。

【０１２２】このとき、円偏光の回転方向は逆転し、再
び増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ管65を通り四分の一波
長板81に入射する。このとき再び直線偏光に戻るが、そ
の偏光角度は入射光から90度回転した横偏光になる。こ
のためレーザビームは偏光ビームスプリッタ68を透過し
増幅出力光として出射される。

【０１２３】このようにしてレーザビームを増幅用Ｘｅ
Ｃｌエキシマレーザ管65中に１往復させることができ
る。すなわち、本実施の形態の作用により発振器からの
ＸｅＣｌエキシマレーザパルスの時間幅が増幅用ＸｅＣ
ｌエキシマレーザ管の利得時間より短い場合でも、有効
にエネルギを引き出すことができる。

【０１２４】

【発明の効果】このように本発明によれば請求項１の発
明により、簡単な装置構成でレーザ管の長さや励起回路
等の変更なしに共振器の光往復時間に相当するパルス幅
の出力を得ることができ、またＥＯ素子へ印加した電圧
パルス波形を制御して、パルス幅可変の出力を得ること
ができる。

【０１２５】請求項３の発明により、レーザから発生し
た光をトリガとしてＥＯ素子に印加するパルス幅を決定
し、レーザビームのパルス幅を直接制御できるため簡単
かつ安定にパルス幅を変えた出力レーザビームを得るこ
とができる。

【０１２６】請求項３および４の発明により、共振器内
に空間絞り装置を設けているので、高次の横モードを抑
制できるため、レーザビームの品質を向上させることが
できる。

【０１２７】請求項５および６の発明により、多重パス
増幅光学系を備えているので、増幅用のレーザ管内を一
往復または二往復レーザビームを通過させることがで
き、増幅用レーザ管の利得時間幅よりレーザ光の時間幅
が短い場合においても効率よく増幅用レーザ管からエネ
ルギを引き出すことができる。

【０１２８】請求項７の発明により、多重パス増幅用入
出射光学系に入射するレーザ光の偏光角度を簡単に調節
することができるので、効率よく発振器からのレーザビ
ームと多重パス増幅光学系を結合することができる。

【０１２９】また、増幅用レーザ管のレーザ光入射側直
前の位置にケプラー型またはガリレオ型のビーム口径変
換器を設けることにより、発振器側のレーザ管と増幅用
レーザ管の口径比が異なる場合においてもマルチパルス
増幅光学系内のビーム口径変換器によってそえぞれの口
径にビームをあわせることができるため、効率よく増幅
用レーザ管からエネルギを引き出すことができる。

【０１３０】さらに、増幅用レーザ管側に備えた多重パ
ス増幅光学系内のビーム口径変換器を増幅波長の範囲内
で色消し条件を満足するものを使用することによって、
銅蒸気レーザのような２波長同時発振できる装置におい
ても、全波長において効率よく増幅用レーザ管からエネ
ルギを取り出すことができる。

【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の実
施の形態を示す系統図。

【図２】（ａ）は図１の装置において時間と利得との関
係を示す曲線図、（ｂ）は同じく光強度との関係を示す
曲線図、（ｃ）は同じくＥＯ素子電圧との関係を示す曲
線図、（ｄ）および（ｅ）はそれぞれ同じく他の例の光
強度との関係を示す曲線図。

【図３】（ａ）は図２と対応する他の例の光強度と時間
との関係を示す曲線図、（ｂ）は（ａ）と同じくＥＯ素
子電圧との関係を示す曲線図、（ｃ）および（ｄ）はそ
れぞれ同じく他の光強度との関係を示す曲線図。

【図４】（ａ）から（ｃ）はそれぞれ図２と対応するさ
らに他の例の光強度と時間との関係を示す曲線図、
（ｄ）は同じくＥＯ素子電圧との関係を示す曲線図、
（ｅ）および（ｆ）はそれぞれ他の例における光強度と
の関係を示す曲線図。

【図５】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第２の実
施の形態を示す系統図。

【図６】（ａ）は図５の装置において時間と利得との関
係を示す曲線図、（ｂ）は同じく光強度との関係を示す
曲線図、（ｃ）はＥＯ素子電圧との関係を示す曲線図、
（ｄ）および（ｅ）はそれぞれ同じく他の例の光強度と
の関係を示す曲線図。

【図７】本発明に係るパルスガスレーザ装置の第３の実
施の形態を示す系統図。

【図８】（ａ）は図７の装置において時間と利得との関
係を示す曲線図、（ｂ）は同じく光強度との関係を示す
曲線図、（ｃ）はＥＯ素子電圧との関係を示す曲線図、
（ｄ）および（ｅ）はそれぞれ同じく他の例の光強度と
の関係を示す曲線図。

【図９】従来のパルスガスレーザ装置を概略的に示す構
成図。

【図１０】（ａ）は図９における装置の光強度と時間と
の関係を示す曲線図、（ｂ）は同じく増幅器利得と時間
との関係を示す曲線図。

【符号の説明】

１…発振器用銅蒸気、２，38，51，69…窓ガラス、３，
39…ネオンガス、４，40…銅、５，41，71，53…放電電
極、６，42，72…ピーキングコンデンサ、７，43，73…
高電圧パルス回路、８，16，32，37，56，62，66…全反
射鏡、９…半透過鏡、10，57…偏光ビームスプリッタ、
11，12，58…凸レンズ、13，15，61…空間絞り装置、1
4，60…ＥＯ素子、17…高圧直流電源、18…コイル、1
9，20…光電導素子、21…コンデンサ、22，23…光ファ
イバ、24，25…光ファイバ入射光学系、26…部分反射
鏡、27，64…伝送光学系、28…１／２波長板、29，36，
68…偏光ビームスプリッタ、30，67…ファラデーローテ
ータ、31…増幅用銅蒸気レーザ管、33…色消し凸レン
ズ、34…色消し凹レンズ、35…１／４波長板、50…発生
器用ＸｅＣｌエキシマレーザ管、63…パルス発生器、65
…増幅用ＸｅＣｌエキシマレーザ、70…レーザガス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 英則 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 廣田 圭一 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルスガスレーザ管と共振器で構成され
   るパルスガスレーザ装置において、前記共振器内に偏光
   ビームスプリッタと電気光学素子を備え、前記電気光学
   素子にパルスガスレーザ発振のタイミングに同期させて
   パルス電圧を前記電気光学素子に印加できるパルス発生
   器を有し、このパルス発生器は前記電気光学素子が無制
   御の場合に前記電気光学素子にレーザ光が前記共振器内
   に蓄積されている時間の範囲内で任意の時間のパルス電
   圧を印加できることを特徴とするパルスガスレーザ装
   置。
2. 【請求項２】 前記パルス発生器のスイッチング素子は
   光導電素子からなる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】 前記共振器内にケプラー型縮小光学系を
   設け、この縮小光学系の焦点または縮小されたレーザビ
   ームの任意の位置のいずれか、または両方に横モード選
   択用空間絞り装置を設けてなる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。
4. 【請求項４】 前記共振器内にガリレオ型縮小光学系を
   設け、この縮小光学系で縮小されたレーザビームの任意
   の位置に横モード選択用空間絞り装置を設けてなること
   を特徴とする請求項１記載のパルスガスレーザ装置。
5. 【請求項５】 前記パルスガスレーザ管とマルチパス増
   幅用入出射光学系として偏光ビームスプリッタおよびフ
   ァラデーローテータを備え、さらに増幅管の反対側に全
   反射鏡を備え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。
6. 【請求項６】 前記パルスガスレーザ管の片側に備えた
   偏光ビームスプリッタの手前にさらに偏光ビームスプリ
   ッタとファラデーローテータを加えたマルチパス増幅用
   入出射光学系を備え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。
7. 【請求項７】 前記マルチパス増幅用入出射光学系の手
   前に二分の一波長板を備え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。