JPS59171185A - エキシマレ−ザ発生装置 - Google Patents

エキシマレ−ザ発生装置

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JPS59171185A
JPS59171185A JP22187583A JP22187583A JPS59171185A JP S59171185 A JPS59171185 A JP S59171185A JP 22187583 A JP22187583 A JP 22187583A JP 22187583 A JP22187583 A JP 22187583A JP S59171185 A JPS59171185 A JP S59171185A
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pulse
pfl
excimer laser
shaping circuit
laser
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Shuntaro Watabe
俊太郎 渡部
Hiroshi Sato
博 佐藤
Kenji Ono
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 +lr業Iの利用分野 本発明は、エキシマレーザ発生装置J+こ関する。エキ
シマレーザ発ノ[装置は、紫外線領域のレーザ光を発生
ずる叩 −のものとして1業的に極めて重要な意味を持
っており、ト・9体の7二−リング、光エンチング、表
面前−1、光化学、ウランの同位体濃縮もしくは核融合
等への利用かRHIされている。
従来技術 エキシマレーザ発生装置は、コンし1に蓄積された′屯
61fを1キシマレーリ゛債に1間時印加して放電さセ
ることにより、紫外線領域のエキシマレーザ光を摺るの
eあるか、前記1ンデンリとしで、従来は、=+i板型
または回佃1型の別を問わ1、誘電体としてマイラ、エ
ポキシもしくはポリ〕ブレン等のプラスチアクや、エチ
レングリコ −ルもしくは水等の静体を用いていた。ま
た、セラミンクコンデンサを用いたものも知られでいる
か、円漆1状またはip根板状形成されたセラミンクの
相対するlII;1端而に′電極を伺すした 般的な構
造のセラミンクコンデンサを用い、その複数個を4・機
状′市極板′9の間に並列に接続する構造であった。
従来技術の欠「?、1、 しかしながら、プンスプンクな誘庫;体どしt−tI床
の1キシマレ−ザ発牛装置では、誘市率か低いため、イ
〕/ピータンスが高くかつパルス幅がjt+〈なり、エ
キシマし・−ザ等で8彎とさl+る人゛屯流かつ長パル
スの回路を実現することかできない。
1チレングリコール(〜40)や木(−80)を用いた
場合は、回しパルス幅を得るの番孔 5 (i’τ以1
の長さを必要とし、しかも水の場合は絶縁抵抗が低いた
め、直流重圧を印加することができないという欠1、諷
があった。更に、通常構造のせラミンタコ゛・デンジを
並列に接続したものは、エキシマレ−ザ発生装置とはな
らず、 ・っのコンデンサとして働かない。
本発明の[−1的 本発明は、立トかりの速い高′屯圧がっ大電流の矩形波
パルスを、比較的長時間印加することが’f 能で、エ
キシマレーザの励起を確実に?iなうことができ、1.
かも小型化が容易で、実用+!1の高い高出力のエキシ
マレーザ発生装置を提供することを[I的とする。
本発明の構成 1−記1」的を達成するため、本発明は、1キシマレ−
サ管ど、該エキシマレーザ管にU1形波パルスを印加す
るパルス整形回路とを備えるエキシマし・−ザ発生装置
において、前記パルス整形回路は、内周及び外周にそれ
ぞれ電極を被着形成したl’lfi’il状誘電体磁器
を備え、11亥誘電体磁器の軸方向の両端をパルス入力
端及び出力端とするもので成ることを4′#徴とする。
実施例 第1図は本発明に係る希カスーハライI−1キシマレー
ザ発生装置の構成を小す図−である。図において、Rは
入力抵抗、Cはコンデンサ、SGIはスパークキャップ
、P F Lはパルス整形回路、SG2はレールキr 
yプ、Aは昂ガスーハライトエキシマ]/〜ザ宿である
パルス整形回路P F Lは、第2図及び第3図にも示
すように、適当な誘屯体磁器材才lを用いて形J& し
た円筒状の誘電体磁器lの内周面及び外周面に、それぞ
れ内周電極2及び外周電極3を形成した構造となってい
る。このパルス整形回路PFLは、軸方向の一端(イ)
における電極2−3間をパルス入力端とし、他端(ロ)
における電極2−3間をパルス出力端として動作させる
。即ち、入力端(イ)側の内周電極2をスパークキャン
プS61に、また外周電極3をコンデン9Cに接続4−
ると共に、出力端(ロ)側の内周7L極2をL/−ルキ
ャンプS G 2に、外周電極3を札カスーハ〉イドエ
キシマレーザ管Aの電極にそれぞれ接続i〜である。
I−記の花力スーハライトエキシマレーヂ発生装置にお
いて、人力抵抗Rを通して高圧を供給し、コンデンサC
を充′屯した後、スパークキャンプS61を閉じ、パル
ス整形回路PFLをパルス充11fiする。パルス整形
回路P F Lのパルス充’r+1 ’:(j ji’
、 カ定の(+74になり、レールギャンズSG2か閉
じると、パルス整形回路P F LO中を市川波かii
: 4St17、矩形波パルスが希カスーハライド−1
−キシごレーザ省Aに印加され、紫外線領域のエキう・
ブレ・−ザが発生する。
ここで、パルス整形回路PFRの入力端(イ)と出力端
(ITJ)との間のインピータンスZ、出力端(ロ)で
のパルス幅τ及び容量Cは、Z = 60 (1/ J
−”””e’−r”’−) l n (r2/rl)Ω
x = 21−J e−r−/ v C=0.56er L/In (r2/rl) PFイ
1112、rlは?A Iff体磁器1の内径r21オ
誘゛屯休磁器lの外(ギ ■7は誘電体磁器lのIφさ Grば誘電体磁器1の比誘電イく vld光速 となる。実現i’i)能な具体的数イ1?(どしC11
,〜電体磁器1の比1誘“rtt 4べ(rをεr=1
200と1−7、その形状をrl= 9mm、  r2
= 50mm、  L= 84cmト#’6 ト、Z、
−3Ω τ =  194  ns C= 28.8 nF か417られる。即ち、パルス幅τ−+94 ns(7
) Liパルスが筒中に得られるのである。またインピ
ータンスZはコ3Ωの低インピータンスとなる。しがも
イ二・ピータンスZの値は、1−記構成のパルス整彬回
/g P F Lを領列に複数接続することにより、そ
σ)→j・列接続個数に逆比例して低ドさせることがe
きる。例えば1.記構成のパルス整形回路p F L 
(1) 3木を、>1=列に接続すれは“、インピータ
ンス7、14. IΩまで低トさぜるごとかできるので
ある。このため、例えば1Ω以トの非常に低いインピー
タンスの1ヤシマレーザ償Aに対して、X’f l:が
りの速い高′屯圧かつ人毛〆Lの矩形波パルスを、20
0 nsh冒f(σ)比較1’19 Li ++rj間
印加し、エキシマレーザを確実番′励起させることかで
きる。
次に、前述のn1カスーハライI・工tシマレーデ発1
1装置においで、 er=1200 rl=9mm r2=50mm L=84cm のパルス整形回路P F Lを用いた実施例につい−で
説明する。この場合、 ・木のパルス整形回路PFLで
は、 Z=3  Ω τ二194 ns C=  28.6  nF どなる。この実施例では、負荷となる九カスーハライF
1キシマレーザI6Aとのインピーダンスマ・24−ン
クを老成して、−木のパルス整形回路PF Lを並列に
接続した。従って、パルス整形回路PFL全体としでは
、 Z=lΩ τ= l!14 ns C= 86 nF である。
第4図は1記実施例における電h′波形図、i5図は回
しく電流波形図、第6図はレー・す゛波形図である。ま
−′4ゝ、電圧は、第4図に78.1−ように、レーデ
の放゛市時にインピーダンスZが無限大から1Ω1」ト
に急激に低トするので、?伎初に急1唆なピー・夕かあ
り、その後、パルス整形回路PFLのパルス幅で−19
4nsに対応した・定の電圧がイyIられるている。
+M 流については、第5図に4<ずよう(乙 パルス
整形回路PFLのパルス幅で=194nsの間、はぼ矩
形波が得られ、しかもへ′/1−り時間が20nsr約
80KAの7ji流か得られている。
レーザについては、第6図に示すように、前記パルス幅
で= +94 nsに対応して約150 nsのパルス
幅が得られている。
従来、希ガスーハライ(・エキシマレーザにおいて、l
’oOns以七のパルス幅の高出力を得るために、水を
誘′屯体とした平板形エキシマレーザ発〕1装置を用い
ていたが、これを用いると200 nsのパルス幅を(
1(るのに、3.3mの長さか必要であった。これに対
し、本発明によれば、1−記実施例で説明した通り、仝
長しが85cmで外径r2が50mmの誘電体磁器を用
いて、約2Hnsのパルス幅を持つエキシマレーザ発生
装4を実現することかできる。このため、装置が著しく
小型かつ筒中化さ才(る。しかも、水の循環装置や脱イ
オン化装置か不安であるため、装置全体が著しく小型化
できる。
第7図は本発明に係るエキシマレーザ発]1、装置を構
成−4るパルス整形回路の別の実施例を小しでいる。こ
の実施例で11、内周及び夕1周にそれぞれ電極2,3
を被着形成した略同−形状の円筒状誘電体磁器1を複数
個用、65. L、、各1jA ’l+j:休磁器1体
、内周電極2同志及び外周電極3同志が導通するように
して、軸方向に並べたことか特徴となっている。
1掲式τ= 71.、 J−εi−’−/ vから明ら
かなように1 パルス幅で1走パルス整形回路を構成す
る詰11j体磁器lの長さしに比例する。したか−〕−
(、誘誘電体磁器の長さしを調節することにより、パル
ス幅Tも調節することかできる。例えばより長いパルス
幅でか心霊な場合は、誘電体磁器1の長さ■。
を長くすればよいのである。しかるに、第1図及び第3
図に小した実施例では、 −木の誘電体磁器lを用いて
いるため、製造し114る長さに製造技術1、からの限
度があり、8彎と4−る長さかf′)られない場合があ
る。これに対しで、第7図の実施例の場合は、略同−形
状の円筒状誘電体磁器lを複数個用、a1シ、各誘電体
磁器lを、内周電極2同志及び外周電極3同志か導通す
るようじして、佃1カ向に並へた4造であるから、 −
個の:jA ’i[体磁器のツマきを小さくして、製造
士、の技術的困難性を解決するとj(に、誘電体磁器l
の個数を適当に選択することにより、パルス整形回路と
しての実質的な15、さLを調整1〜、パルス幅τを自
由番ごかつ簡単にコントロールすることがでキル。
第8図は第7図に示した複合構造のパルス整形回路の更
に具体的な実施例を示す図である。この′5(雄側では
、誘゛屯体磁器1の各//は、111+方向の両端面に
適当な絶縁樹脂被覆4を施した構造と17.1、〜電体
磁器lの両端面における沿面絶縁破壊を絶縁樹脂被覆4
によって防止しである。このハ^屯体耐器1は、その内
径部内に仲カ性のある金属パイプ5を共通に貫通させて
、軸力11・口ご4【へC体化しである。金属パイプ5
はその肉厚部に’、I:II51を入れ−Cりrカに1
を持たせである。このような構茹であると、当該金属パ
イプ5を誘゛市体磁器1の内径ra+内に電着17て嵌
合させ、破損1゛を生L7ることなく、内周+1極2に
弾力的に接触さぜることが一?2きる。
金属パイプ5によって軸力向に 体化された誘電体磁器
1の外周面には、金属網体6を套装置7てあり、該金属
網体6によって6八電休磁器lの各外周電極3なrlい
に・4通接続させである。
更に、上気絶縁セlを向1−さけるため、金1+1網体
6の1から熱収縮性絶縁デユープ7を被せ、全体を絶縁
ハウシング8内に収納した構造となっている。絶縁ハウ
ジング8内のパルス整形回路の周囲には、絶縁油、絶縁
カス、う・11」ンニイト客を満た[7、シイ)面絶縁
破壊を防111〜である。ただし、電圧が低い場合は、
絶縁ハウジング8は′n略I7てもよい。
未発明の効果 以1述へたように、本発明は、エヤシマレーザ管と、該
エキ−シマレーザ?6に(1形波パルスを印加す−るパ
ルス整形回路とを備えるエキシマレーザ発生装置におい
て、111記パルス整形回路は、内周及び外周にそれぞ
れ電極を被71形成した円筒状誘電体磁器を備え、1俵
誘電体磁器の軸方向の両端をパルス入力端及び出力端と
するもので成することを!lνけQとJるから、5ン1
−かりの速い高正月かつ入山“流の矩形波パルスを、比
較的長+17間印加ジるこ)・か可能で、エキシマレー
ザの励起を確実に11なうことかでき、しかも小型化か
容易で実用++の高い高出力のエキシマレーザ発生装置
をJj、j供4−ることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る札カスーハライトコーヤシマL/
−ザ装置の電気回路[A、第2図は回しくパルス整形回
路の1[−面断面図、第3図は回[7くその側面図、第
4図は第1図の九カスーハライI・エキシマレーザ発生
装置によって得られた重圧波形図、第5図は同じく電流
波形図、第6図は回しく12一ザ波形図、第7図はパル
ス整形回路の別の実施例における止面断面図、第8図(
」パルス整形回路の更に別の実施例における正面断面図
である。 l・・会話電体磁器    2−φ・電極3・・・電極 Al1110エキシマ1/−ザ管 PFL・・・パルス整形回路 特、i’l 出願人       渡  部   俊 
 太  fu匁ティーディーケイ株式会社 □ 代理人  弁理」−阿  部 美 次 部l   1.
1 7iy  2 r+ 2イ、3ト1 Xi; 4 tV+ !4:5 I+ 月間   −一

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  丁子−・ンマレーザ?値と、該1キーシマレ
    ーザ?iに矩形波パルスを印加するノクルス整形1tj
    l k’名とを備える1ヤシマレ一ザ発生装置番こおし
    Aで、*iiiハL’ぐルス整形回路は、内周及び外周
    番ごそオ1.子−れ1b;極を波箔形成した円筒状誘7
    (i体磁器をtjlえ、1:亥誘゛jL体磁器の軸力向
    の両端をノクルス入)J端及びjIYツノ妬ミとオるも
    ので成ることを特徴とする11−シマ1/−=−リ′発
    牛装置。
  2. (2) 前記パルス整形回路は、複数イ丙の1.秀′I
    E体磁器を、前記内周゛上極同志及び外周屯邊斬II+
    1,1′、、力り)9通−Iイ5ようにして、4111
    方向にイ・べたことを特徴とする特−請求の範囲第1項
    に記載のエキシマ17−ヂ発生装置。
  3. (3) 前記複数個の誘゛市体磁器の名々tオ、+11
    ノi向の両端面に絶縁被覆層をイI4−ることを特徴と
    1−る4〜+M’ ii/!束の範囲第21エロこ記・
    皆のエキ−シマl/ −”j’発生装誇。
  4. (4) 前記複数個の誘電体磁器は、内(1部内を貫通
    させた弾力性のある金属パイプによって11−いに軸力
    向に並べて結合し、かつ該金属パイプによって内周電極
    を刀いに導通させたことを4I+′徴とする特許請求の
    範囲第2項または第3 snに記載の1キシマレ一ザ発
    生装置。
  5. (5) 前記金属パイプは、軸力向に沿う割りを入れる
    ことにより弾力性を持たせたことを特徴とする特41請
    求の範囲第4項に記載のエキシマレーザ発生装置。
  6. (6) 前記複数個の誘電体磁器の外周に金属網体をイ
    )装置7、該金属網体により前記外周電極を・9通させ
    たことを特徴とする特許請求の範囲第2ザ1、第3川、
    第4項または第5項に記・伎のエキ・ンづl/−ザ発牛
    装置。
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