JPS6190483A - パルスレ−ザ発振器 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明灯、横方向励起型パルスレーザ発振器の改良に
関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来この種のものとして代表的な横方向励起型
パルスレーザで、特にエキシマレーザ（例えばＡｒＦ、
　ＩＫｒＦ、　ＸｅＦ、　Ｘｅ０１＞、窒業レーザ等で
良く使われる装置の一例を示す縦断面図、第６図は第５
図をＶｌ−Ｍ線より見た横断面図である。図において、
Ｉｌ＋は第１の主電極、すなわちこの例では陰極、（２
）は陰極１１＋の背面に設置され、陰極（１）の基板と
レーザ！体の一部を兼ねる絶縁性電極基板、＋３１　ｒ
ｌ［極ｉｌｌと対向する第２の主電極、すなわちこの例
でに陽極、（４）σ導電性の電極基板、（５ａ）は陰極
ｉｌｌの近くに配置され、絶縁性電極基板（２）に一端
が埋設された第１の予備′ｄＬ離電極電極５ｂ）汀陽極
（３）と電気的に接続され、第１の予備電離電極（５ａ
）と対向する第２の予Ｗｔ離′喧極、（７＋げ絶縁性電
極基板（２）を介して原種ｉｌ＋と反対側に設置され、
主電極（ＩＩ　、　［３１に並列接続されたピーキング
コンデンサー、（６）は陰極ｉｌｌとコンデンサー（３
）を接続する主放電回路導電板、（８）は主放電によっ
てレーザが励起される放電励起部、（９１は放電励起部
（８）を主２ｉ！２電に先立って予備電離する紫外光、
（１０）に紫外光（９）を発生する予備電離ギャップ、
（ロ）けレーザ発振光軸、（６）げレーザガス流を示す
矢印、（至）はレーザガスを冷却する熱交換器、α４は
レーザガスを循環するブロワ−１（至）はレーザガスの
循環系を構成するガスダクト、α＊ｔ／′ｉレーザガス
を封入するレーザ１体、σηげピーキングコンデンサー
（７＋にパルス充電するメインコンデンサー、Ｑ＋Ｓは
メインコンデンサー〇７１ヲ充電する高圧電源、四はメ
インコンデンサー〇ηの充ｉ回路を形成する充電用イン
ダクタンス、（ホ）げレーザをスイッチングするスイッ
チング素子（例えばギャップスイッチ、サイラトロン、
半導体素子等）・り１）けスイッチング素子（イ）に流
れるピーク電流全制限し、かつピーキングコンデンサー
ｆ７Ｆに対して均等に電荷を充電するインダクタンス、
Φげ全反射鏡、（ハ）け部分反射鏡、（ハ）ぽレーザ光
を示す矢印である。

次に動作について説明する。

一例としてＫｒＦレーザの場合について説（７）する。

レーザ１体ＩＪＱに封入され、ガスダクトσＱ、プロワ
−（ロ）、ｉ＠交換器（至）からなるガス循環系により
、冷却されたＫｒとＦ２とＨｅ　（またぼＡｒかＮｏ　
）からなるレーザガス四が、陰極（１１と陽極（３）の
間に矢印四の方向から流し込まれる。高圧電源Ｕ〜にエ
リ、メインコンデンサーσηが所定の電圧で充電される
。

スイッチング素子四がＯＮされると、メインコンデンサ
ー（１７）に蓄えられた電荷が、インダクタンスｃ２υ
、予備電離電極（５ａ）、　（５ｂ）　、予備電離ギャ
ップ（ＩＯｊ　。

電極基板（４）を通じてピーキングコンデンサー（７＋
　ｆパルス充電する。その際、予備電離ギャップ（ｌＯ
）ぽ　　　１″アーク放電で接続され、紫外光（９）全
発生する。これにより、陰極ｉｌ＋の近傍、ならびに放
電励起部（８Ｊの全域にわたり、レーザガス四が弱電尉
状態（電子密度ηｅ−１０’〜１０８個／ａｍ３）とな
る。ピーキングコンデンサー（７１の充電により、陰極
ｉｌ＋と陽極１３＋の間の電圧が放電開始電圧に達する
と、ピーキングコンデンサー（７）に蓄えられた電荷は
、予備電離ギャップ１１０１　、予備’［＋離電極（諷
）、（５ｂ）を通じて一気に陰極（１１，陽極（３）間
に流れ、放電励起部（８１にパルス放電が形成される。

これは、あらかじめ・放電励起部（８）が紫外光（９）
によって均一な予備電離状態にされているため、均一な
グロー放電となる。

この放電により形成された放電励起部（８）では励起状
態のＫｒＦ”が生成され１反転分布が形成される。放電
励起部（８）を挾み対向配置した全反射鏡＠と部分反射
鏡−から成る光共振器により、レーザ発振が生じ、部分
反射鏡□□□からレーザビーム（ハ）が出射する。

ところで、上記の構成でげ、光軸すυ方向における主放
電の均一性を確保する怠味から、多数ある予備電離電極
（５ａ）、　（５ｂ）に均等に電流を流すことがＩＩＬ
要となる。これは１個々の予備゛成離電極（５ａ　）＋
　（５ｂ）に、独立したピーキングコンデンサー（７）
を接続することにより、その容量性バラスト効果を利用
して容易に達成される。

〔発明が解決しようとする間′照点〕 しかしながら、ピーキングコンデンサー（７）がし・−
ザガス雰囲気外に設置された場合は１個々の第１の予備
電ｍ電極（５ａ）に対してレーザガスのシールを行なわ
ねばならない。このことは装置製作上の複雑さを増し、
着た、シール個所が第１の予備電離電極（５ａ）の数だ
け存在するので、装置の長期的使用に対してレーザガス
のシール性を維持するのが困難であるという問題点があ
った。また、ピーキングコンデンサー（７）の大たさ、
形状により、予備電離電極（５ａ）、　（５ｂ）をレー
ザ光軸αυの方向に並べられるピッチか決ってしまい、
レーザの光軸αη力方向おける予備′電離の最適化を行
なうのが困難となり、逆に、予備電離電極（５１Ｌ）、
　（５１））のレーザ光軸０υ方向にＢけるピッチから
、ピーキングコンデンサー（７１の大きさ、形状１個数
に制限を受け、レーザ励起の面から最週な容量を選択で
きないという問題点があった。

この発明に上記のような問題点を解ｔＰ４する定めにな
されたもので、シール性全向上させると共に高出力で、
な２かつ高効率のパルスレーザ発振器を得ることを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るパルスレーザ発振器は、レーザガス中に
対向して配設された第１および第２の生電極と、第１の
主電極の背面に存在する絶縁性電極基板と、第１の主電
極に沿って上記絶縁性電極基板に設けられた貫通孔と、
この貫通孔を封止するように上記絶縁性電極基板に一定
した導電体と、この導電体に立設する複数個の第１の予
備電離電極と、第２の主電極と電気的に接続され、第１
の予備電離′４極と対向する複数個の第２の予備電離電
極と、上記絶縁性電極基板を介して第１の主電極と反対
側に設置され、一端を第１の主電極に、他端を上記導電
体に接続するコンデンサーとを備えたものである。

〔作用〕

この発明における導電体は、レーザガスのシールを容易
にし、さらにレーザ光軸方向における予備電離電極のピ
ンチの最適化およびコンデンサーの谷ｔの最適化を可能
にする。

〔実施例〕

以下、この発明の一夷頬例を図について説明する。第１
図汀この発明の一実施例を示す縦断面図、第２図汀爾１
図を■−汀線より見た横断面図、第３図は第２図を■−
■線より見た畢面図である。

図ニオめで、（至）ｒｉ第１の電極（！１に沿って１１
１！縁性電　。

極基板（２）に設けられｆｃ貫通孔を封止するように絶
縁性電極基板（２）に固定した導電体である。第１の予
備電離電極（５ａ）にこの導電体（至）に立設され、導
電体−およびコンデンサー（７）を介して第１の主電極
（ＩＩと電気的に接続されている。他の回路系は第５図
に示す従来のものと同一である。

上記実姉例において、ピーキングコンデンサー（７）に
パルス充電された電荷に、予備電離ギャップ　　□。

ｆｔｏ＋　、予備電離電極（５ａ）、　（５ｂ）　、導
電体（４）右よび尋電板（６）を通じて一気に主電極ｉ
ｔｌ　、　１３１間に流れ、放電励起部（８）にパルス
放電が形成される。

ここで、第１の予備電離＊ｈ＜５ａ）の一端はすべて４
′ｇｔ体（ハ）に接続されているため、これらの予備１
１Ｅ離電極（あ）に電位的にげ一体となっており、従来
例に見ちれるような容量性のバラスト効果ａ期待できな
い。したがって、各予備′に離電極（５ａ）。

（５ｂ）に流れる電流が不均一となり、各予備電離電極
（ａａ）、　（５ｂ）間の放電は、レーザ光軸Ｕη方向
に不均一になることが心配されるが、予備電離ギャップ
（１０）の間隔のばらつき？ある範囲内に収めれば、多
少ＴＩ！ｌ電に不均一性が起こるものの、レーザ出力の
而からけ支障が無いことが判明した。特に、予備電離ギ
ャップ（１０１の間隔のばらつもの範囲を５係以内に収
めれば、放電電流はほぼ均一となり、各予備電離電極（
５ａ）に独立してピーキングコンデンサー（７）を接続
した場合と実用上変わらない。

１次、導電体□□□がレーザガスシールのための７ラン
ジを兼ねており、従来例に比べてシールする個所が非常
に減少したため、レーザガスリークに対する防御性にか
なり同上している。

ＩＡ、共通の導電体Ｇに複数個の第１の予備電離電極（
５ａ）を例えば螺合により接続しているので、レーザ光
軸（６）の方向における上記予備１ｒ、離′＠極（５ａ
）のピッチを任意に設定でき、最１Ｉｊｉな予備電離が
可能となる。これにより、レーザ励起放電の均質化がな
され、高出力で制動率なパルスレーザ発振器を実現でき
る。

同様に、各ピーキングコンデンサー（７）の一端も共通
の導電体□□□に例えば螺合などによ＃）Ｖ、絖してい
るので、ピーキングコンデンサー（７＋の形状、大きさ
９個数に、予備電離電極（諷）のピッチによる制限を受
けない。したがって、その容量の選択にはかなりの自由
度が与えられ、その結果、レーザ励起の面からの容量の
最適化が可能となり、このこともレーザの筋出力化およ
び高効率化にを与する。

なお、上記実姉例では導電体（ハ）に接続される予備電
離電極（５ａ）とコンデンサーｔ７＋の数が一致する場
合を示したが、第４図に示すように、予備を離電極（５
ａ）エリ少数のコンデンサー（７）が接続された場合に
も上記ｗｍ例と同様の効果が得られる。また、逆に予＊
’ｉｔｒ、離電極（５りより多数のコンデンサー（７Ｉ
が接続されてもよい。

’！／ｌ、、第１の主電極（！１の長手方向の距離が長
い場合などには、第１の圧電極（１１に沿って絶縁性電
極基板（２）に設けるに通孔および導電体＠を長手方向
に複数個に分割してもよい。

さらに、上記実施例ではレーザガスの循環が行なわれて
いる場合について説明したが、この発明をレーザガスが
循環しない装置に適用しても上記実施例と同様の効果が
得られる。

最後に、上記実施例ではこの発明をエキシマレーザに適
用した場合について説明したが、この発明を７２．　Ｎ
２．　ＩＰ’、　Ｃｏ１１など他の気体パルスレーザに
適用しても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、レーザガス中に対向
して配設された第１および第２の主電極と、第１の主電
極の背面に存在する絶縁性電極基板と、第１の主電極に
沿って上記１ｌＩ５緑性電極基板に設けられた貫通孔と
、この貫通孔を封止するように上記絶縁性電極基板に一
定した４Ｉ電体と、この導電体に立役する複数１１の第
１の予備電眉屯極と、第２の主電極と嘔気的に接続され
、第１の予備′厄難電極と対向する複数個の第２の予備
′１１イ極と、上記絶縁性電極基板ケ介して第１の圧電
極と反対側に設置され、−吻を第１の圧電極に、他端を
一ヒ記ノダ電体ｌｌ′Ｉｌ：接続するコンデンサーとを
備えたので、シール性が向上すると共に妬出力で高効率
のパルスレーザ発振器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図けこの発明の一実施例の要部を示す縦断面図、第
２図は第１図の■−ｎ線横線面断面図３図は第２図をｍ
−１ｌｌ線より見友乎面図、第４図はこの発明の他の実
施例の要部を示す横断面図、第５図は従来のパルスレー
ザ発振器を示す縦断面図、第６図は第５図の■−■線横
線面断面図る。 図において、ｉｌ＋は第１の主電極、（２）は絶縁性電
　　　□極基板、（３）σ第２の主電極、（５ａ）、　
（５ｂ）は第１および第２の予備１ｊｔＦ′ｌＩ電極、
１７＋げコンデンサー、■に導電体である。 なお、各図中、同−符８ｒｊ同一またげ相当部分を示す
ものとする＠

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザガス中に対向して配設された第１および第
   ２の主電極と、第１の主電極の背面に存在する絶縁性電
   極基板と、第１の主電極に沿つて上記絶縁性電極基板に
   設けられた貫通孔と、この貫通孔を封止するように上記
   絶縁性電極基板に固定した導電体と、この導電体に立設
   する複数個の第１の予備電離電極と、第２の主電極と電
   気的に接続され、第１の予備電離電極と対向する複数個
   の第２の予備電離電極と、上記絶縁性電極基板を介して
   第１の主電極と反対側に設置され、一端を第１の主電極
   に、他端を上記導電体に接続するコンデンサーとを備え
   たパルスレーザ発振器。
2. （２）導電体には、複数個の第１の予備電離電極と、第
   １の予備電離電極と同数のコンデンサーが接続されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のパルスレーザ発振器。
3. （３）導電体には複数個の第１の予備電離電極と、第１
   の予備電離電極より少数のコンデンサーが接続されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のパルスレーザ発振器。