JPS62160779A - Gas laser apparatus - Google Patents

Gas laser apparatus

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JPS62160779A
JPS62160779A JP263786A JP263786A JPS62160779A JP S62160779 A JPS62160779 A JP S62160779A JP 263786 A JP263786 A JP 263786A JP 263786 A JP263786 A JP 263786A JP S62160779 A JPS62160779 A JP S62160779A
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JP
Japan
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laser
resonator
mirror
gas
discharge
Prior art date
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Pending
Application number
JP263786A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Kawamura
信一郎 河村
Hideo Hara
秀雄 原
Kensho Tokuda
憲昭 徳田
Hitoshi Takeuchi
仁 竹内
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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Publication date
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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
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/034Optical devices within, or forming part of, the tube, e.g. windows, mirrors
    • H01S3/0346Protection of windows or mirrors against deleterious effects

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To avoid entry of atmosphere into a laser resonator and to remove contamination on the inner surface of a mirror readily even in a structure, from which the laser mirror cannot be removed, when the contamination of the laser mirror is removed, by removing the contamination by etching utilizing discharge from a discharge electrode provided in the laser resonator without detaching the laser mirror from the resonator. CONSTITUTION:When a total reflection mirror, which is attached to a laser resonator 1 or an output window (laser mirror M) is contaminated, a valve 2 is opened, and laser gas in the resonator 1 is exhausted by an exhausting pump (d). After the valve 2 is closed, a valve 3 is opened, and etching gas (e) is introduced in the resonator 1. As the etching gas, e.g., CCl4, CCl2F2, CF4, NF3 and the like are used. It is desirable that a pressure range of several Pa - several hundred Pa is used. Discharge is generated between a mesh electrode 6 facing the contaminated surface of the laser mirror M and the resonator 1. Then the gas in the vicinity of the mesh electrode 6 is converted into plasma, and the contamination of the laser mirror M is etched with ions.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は気体レーザー装置に関するものである。[Detailed description of the invention] (Technical field of invention) The present invention relates to a gas laser device.

(発明の背景) 第2図は従来の気体レーザー共振器の例である。(Background of the invention) FIG. 2 is an example of a conventional gas laser resonator.

(以下、気体レーザーを単にレーザーと呼ぶ、)全反射
ミラーMr、部分透過ミラー又は出力窓M。
(Hereinafter, the gas laser will be simply referred to as a laser.) Total reflection mirror Mr, partial transmission mirror or output window M.

(以下これらをレーザーミラーと称する)を備えたレー
ザー共振器1の中にはレーザーガスが封入されている。
A laser gas is sealed in a laser resonator 1 equipped with a laser mirror (hereinafter referred to as a laser mirror).

励起源(図示せず)によって励起された光はレーザーミ
ラー間でレーザー発振を起こし、出力窓Moから射出す
る。(出力光を矢印で示す)尚第2図では、全反射ミラ
ーMrの反射面が外側の表面として書いであるが、内面
鏡でも構わない。
Light excited by an excitation source (not shown) causes laser oscillation between the laser mirrors and exits from the output window Mo. (Output light is indicated by an arrow) In FIG. 2, the reflection surface of the total reflection mirror Mr is shown as an outer surface, but it may be an inner surface.

しかし、レーザー発振を行なっているうちにレーザーガ
スに発生成いは混入する不純物がレーザーミラーの内面
に付着し、これにレーザービームが照射すると、不純物
が粒状や膜状となって前記内面に固着して汚れとなる。
However, during laser oscillation, impurities generated or mixed into the laser gas adhere to the inner surface of the laser mirror, and when the laser beam is irradiated onto this, the impurities become particles or films and stick to the inner surface. It becomes dirty.

この汚れを以下r光学素子汚れ」と呼ぶ。この光学素子
汚れは殆どのものが、レーザー波長に対して不透明であ
るので、レーザー出力の低下の原因となっていた。また
、透明な光学素子汚れであっても、レーザービームは散
乱を受り4.ビーム発散角やビーム断面膨軟の劣化の、
原因となっていた。
This contamination is hereinafter referred to as "optical element contamination." Since most of this optical element contamination is opaque to the laser wavelength, it has been a cause of a decrease in laser output. In addition, even if the transparent optical element is dirty, the laser beam will be scattered. Deterioration of beam divergence angle and beam cross-section swelling,
It was the cause.

従って、従来の気体レーザーはレーザーミラーを交換で
きるような構造にしておき、汚れがひどくなった時点で
、汚れのないレーザーミラーと交換することが必要であ
った。しかし、レーザーミラーの交換の際、大気が共振
器1の中のレーザーガスに混入するとレーザー発振がで
きなくなったり、効率が減少するので、大気の混合は絶
対に避けなければならない。そのため共振器1の内圧を
常に大気圧よりも高く保ち、レーザーガスをレーザーミ
ラーを取り外した後の孔から外へ流出させながら交換を
行なうか、あるいは、大気が混入したレーザー共振器内
を何度もレーザーガスで置換し、大気残量を減少させる
措置があった。しかし、これにするとレーザーガスが大
量に必要である事やレーザーミラーを交換できるように
する為の機構が複雑になり、装置全体も大きくなる欠点
があるし、また交換後のレーザーミラーの光軸調整が必
要であるという欠点をもっているので、比較的安価なレ
ーザーは、封じ切り型とし、レーザーミラー(外部ミラ
ー型の場合は窓)と共振器とを一体化し、光学素子汚れ
が生じた時は、レーザー装置の寿命としていた。
Therefore, it is necessary for conventional gas lasers to have a structure in which the laser mirror can be replaced, and to replace it with a clean laser mirror when the dirt becomes severe. However, when replacing the laser mirror, if the atmosphere mixes with the laser gas in the resonator 1, the laser oscillation becomes impossible or the efficiency decreases, so mixing of the atmosphere must be avoided at all costs. Therefore, the internal pressure of resonator 1 must always be kept higher than atmospheric pressure, and the laser gas must be replaced while flowing out through the hole after removing the laser mirror, or the inside of the laser resonator, which is contaminated with air, must be replaced several times. Measures were also taken to replace the remaining atmosphere with laser gas and reduce the amount of air remaining. However, this method requires a large amount of laser gas, the mechanism for replacing the laser mirror becomes complicated, the overall size of the device increases, and the optical axis of the laser mirror after replacement is disadvantageous. Since it has the disadvantage of requiring adjustment, relatively inexpensive lasers are of a sealed type, and the laser mirror (window in the case of an external mirror type) and resonator are integrated, and when the optical element becomes dirty, , and the lifespan of the laser device.

(発明の目的) 本発明は、気体レーザーの光学素子汚れに対する従来処
置法の欠点を解決し、光学素子汚れの除去機能を有する
気体レーザー装置を得ることを目的とする。
(Objectives of the Invention) An object of the present invention is to solve the drawbacks of conventional treatment methods for gas laser stains on optical elements, and to provide a gas laser device having a function of removing stains on optical elements.

(実 施 例) 第1図は本発明の第1実施例であり、全反射ミラー又は
出力窓付近のみを示しである。第1図(a)は第1図(
b)のC−C矢視断面図である。
(Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and only shows the vicinity of the total reflection mirror or the output window. Figure 1(a) is shown in Figure 1(a).
It is a CC arrow sectional view of b).

レーザー共振器1に取り付けられた全反射ミラー又は出
力窓(以下単にレーザーミラーMと呼ぶ)が汚れた場合
、次の順序で汚れを除去する。(i)バルブ2を開け、
共振器1内にあるレーザーガスを排気ポンプで排気する
。(ii )バルブ2を閉じた後、バルブ3を開け、エ
ツチングガスを共振器1内に導入する。エツチングガス
は、例えばCCβ4、CC1z F2 、CF4 、N
F3などを用い、数Paから数100Paの圧力範囲と
するのが好ましい。(iii )レーザーミラーMの汚
れた面に対向したメツシュ電極6と共振器1との間で放
電を起こすことにより、メツシュ電極6付近のガスはプ
ラズマ化し、イオンがレーザーミラーMの汚れをエツチ
ングする。この場合放電は直流放電でも高周波放電でも
よい。電源5から供給される電力はメツシュ電極6の面
積によってことなるが、面積当たりの電力密度は0.1
〜IW程度必要である。(iv)汚れが除去できたら、
放電を停止後、バルブ3を閉じ、バルブ2を開け、エツ
チングガスを排気する。残留エツチングガスがレーザー
発振に大きな影響を与える場合は、バルブ4を開け、レ
ーザーガスでパッシベーションすることが望ましい。(
v)最後にレーザーガスをレーザー共振器1内に所定の
圧力で充填する。
When the total reflection mirror or output window (hereinafter simply referred to as laser mirror M) attached to the laser resonator 1 becomes dirty, the dirt is removed in the following order. (i) Open valve 2,
The laser gas inside the resonator 1 is exhausted by an exhaust pump. (ii) After closing valve 2, valve 3 is opened and etching gas is introduced into resonator 1. The etching gas is, for example, CCβ4, CC1z F2, CF4, N
It is preferable to use F3 or the like and set the pressure in the range of several Pa to several 100 Pa. (iii) By causing a discharge between the mesh electrode 6 facing the dirty surface of the laser mirror M and the resonator 1, the gas near the mesh electrode 6 turns into plasma, and ions etch the dirt on the laser mirror M. . In this case, the discharge may be a direct current discharge or a high frequency discharge. The power supplied from the power source 5 varies depending on the area of the mesh electrode 6, but the power density per area is 0.1
~IW is required. (iv) Once the dirt has been removed,
After stopping the discharge, valve 3 is closed and valve 2 is opened to exhaust the etching gas. If the residual etching gas has a large effect on laser oscillation, it is desirable to open the valve 4 and perform passivation with the laser gas. (
v) Finally, the laser resonator 1 is filled with laser gas at a predetermined pressure.

以上が、レーザーミラーの汚れを除去する手順である。The above is the procedure for removing dirt from a laser mirror.

レーザー発振の際、メツシュ電極6はメソシュ線径を細
くすれば、レーザー出力ビームを殆どさえぎらないので
問題はない。尚メソシェパターンを規則性をもった格子
模様ではなく、不規則なメツシュ模様にすれば、出力ビ
ームが干渉スペックルを発生することを防げる。
During laser oscillation, if the mesh electrode 6 has a thin mesh wire diameter, there is no problem because it hardly blocks the laser output beam. If the mesoche pattern is made into an irregular mesh pattern instead of a regular grid pattern, interference speckles can be prevented from occurring in the output beam.

第3図は本発明の第2実施例である。第3図(a)は第
3図(b)のD−D矢視断面図である。
FIG. 3 shows a second embodiment of the invention. FIG. 3(a) is a sectional view taken along the line DD in FIG. 3(b).

絞り状電極7を除いては、第1実施例と同じであり、レ
ーザーミラーMの汚れ除去までの動作も同じである。但
し、放電によりレーザーミラーMの汚れを除去する際に
、絞り状電極7は、第3図(b)のように全閉状態で使
用し、レーザー発振の際には、全開状態にすることによ
り、レーザービームを全くさえぎることがない。絞り状
電極7の開閉は例えば共振器lの外部からの機械的作動
でも、絞り状電極7に付けた電磁石駆動でも適宜の方法
により遠隔操作する。
Except for the aperture-shaped electrode 7, this embodiment is the same as the first embodiment, and the operation up to the removal of dirt on the laser mirror M is also the same. However, when removing dirt on the laser mirror M by electric discharge, the aperture-shaped electrode 7 is used in a fully closed state as shown in FIG. , does not block the laser beam at all. The opening and closing of the aperture-shaped electrode 7 is remotely controlled by an appropriate method, such as mechanical operation from outside the resonator l or electromagnetic drive attached to the aperture-shaped electrode 7.

第4図は、第3実施例で放電々極がはね上げ式電極8に
なっており、レーザーミラーMの汚れ除去の放電時のみ
、Aの位置にセットしレーザー発振時には、Bの位置に
セットするのでレーザービ−ムをさまたげることはない
。放電々掻8は板状であっても、メツシュ状であっても
構わない。
Figure 4 shows the third embodiment in which the discharge electrode is a flip-up electrode 8, which is set at position A only when discharging to remove dirt from the laser mirror M, and set at position B during laser oscillation. Therefore, it does not interfere with the laser beam. The discharge groove 8 may be plate-shaped or mesh-shaped.

第5図は、第4実施例で放電電極が、上下移動式電極9
になっている。ベローズ10を通して、放電々極9には
電力が供給されるので、放電時にはAの位置、レーザー
発振時にはBの位置にセットする。但し、第4図、第5
図において、バルブ2〜4は省略した。
FIG. 5 shows a fourth embodiment in which the discharge electrode is a vertically movable electrode 9.
It has become. Power is supplied to the discharge pole 9 through the bellows 10, so it is set at position A during discharge and at position B during laser oscillation. However, Figures 4 and 5
In the figure, valves 2 to 4 are omitted.

第6図は、本発明の第5実施例である。ゲートバルブG
Vによって、共振器が1と1゛に隔離できる点を除いて
は、第1実施例と同じ構成である。
FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention. Gate valve G
The configuration is the same as that of the first embodiment except that the resonator can be isolated into 1 and 1'' by V.

レーザーミラーMが汚れた場合は、(i)ゲートバルブ
GVを閉じ、共振器を1と1゛に隔離する。
If the laser mirror M becomes dirty, (i) close the gate valve GV and isolate the resonators 1 and 1'.

この後に、排気、エツチングガス導入、汚れのエツチン
グ、排気、レーザーガス充填を行ない、再びゲートバル
ブGVを開け、レーザー発振可能となる。以上のレーザ
ーミラーM汚れ除去の際、ゲートバルブGVを閉じるこ
とにより、共振器1゛にあるレーザーガスを捨てること
なく、共振器1内に存在する小体積のレーザーガスのみ
を廃棄するだけで、目的を達成できるので、レーザーガ
スの節約ができる。また、ゲートバルブG■の代わりに
その他のバルブ形式(例えばバタフライバルブ)も使用
できる。
After this, evacuation, introduction of etching gas, etching of dirt, evacuation, and filling of laser gas are performed, and the gate valve GV is opened again to enable laser oscillation. When removing dirt from the laser mirror M as described above, by closing the gate valve GV, only the small volume of laser gas present in the resonator 1 can be discarded without discarding the laser gas in the resonator 1. Since the objective can be achieved, laser gas can be saved. Also, other valve types (for example, a butterfly valve) can be used instead of the gate valve G■.

第7図に本発明の第6実施例を示す。ゲートバルブ電極
GEは共振器を1と1゛に隔離するものであるが、ゲー
ト部が放電々極を兼ねたものである。但し、ゲート部は
、共振器1(1’)と電気的に絶縁されている。レーザ
ーミラーMの汚れ除去のための放電時には、ゲートバル
ブ電極GEを閉じ、第5実施例と同様の操作を行なう。
FIG. 7 shows a sixth embodiment of the present invention. The gate valve electrode GE isolates the resonator into parts 1 and 1, and the gate part also serves as a discharge pole. However, the gate portion is electrically insulated from the resonator 1 (1'). During discharge to remove dirt from the laser mirror M, the gate valve electrode GE is closed and the same operation as in the fifth embodiment is performed.

レーザー発振の時は勿論ゲートを開けておく。Of course, the gate should be open during laser oscillation.

(発明の効果) 以上のように、本発明によればレーザーミラーの汚れを
除去する際、レーザーミラーを共振器から取りはずすこ
となく、レーザー共振器内に備えた放電々掻を用いた放
電によるエツチングで汚れを除去するため、レーザー共
振器への大気混入が避けられ、レーザーミラーを取りは
ずしできない構造であっても、容易にミラー内面の汚れ
を除去できるので、レーザーガスの純度保持が容易であ
り、レーザーミラーを動かさないので、光軸調整が不要
であり、交換用ガス、レーザーガスの節減が出来るので
レーザーミラーの汚れ除去の為の手間と時間と経費の節
約が出来、簡単な構造である封じ切りの気体レーザーで
ありながらミラー汚れの除去が可能であるから装置の寿
命が長いという利点をもっている。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, when removing dirt from a laser mirror, etching can be performed by electric discharge using a discharge scraper provided in the laser resonator without removing the laser mirror from the resonator. Since dirt is removed by the laser resonator, it is possible to prevent air from entering the laser resonator, and even if the laser mirror cannot be removed, dirt can be easily removed from the inner surface of the mirror, making it easy to maintain the purity of the laser gas. Since the laser mirror does not move, there is no need to adjust the optical axis, and the need for replacement gas and laser gas can be saved, which saves the effort, time, and cost of removing dirt from the laser mirror.The seal has a simple structure. Although it is a cutting gas laser, it can remove dirt on mirrors, so it has the advantage of a long device life.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1実施例を示す図、第2図は従来の
気体レーザーを示す概略断面図、第3〜7図は本発明の
第2〜6実施例を示す図である。 (主要部分の符号の説明) 1:レーザー共振器 2〜4:バルブ 逓 5:放電用電波 6:メツシュ電極 7:絞り状電極 8:はね上げ式電極 9:上下移動式電極 10:ベロース6 M:レーザーミラー MO:出力窓 Mr:全反射ミラー Gv:ゲートバルブ GE:ゲートバルブ電極
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic sectional view showing a conventional gas laser, and FIGS. 3 to 7 are diagrams showing second to sixth embodiments of the present invention. (Explanation of symbols of main parts) 1: Laser resonator 2 to 4: Valve filter 5: Discharge radio wave 6: Mesh electrode 7: Squeezed electrode 8: Flip-up type electrode 9: Vertically movable electrode 10: Bellows 6 M: Laser mirror MO: Output window Mr: Total reflection mirror Gv: Gate valve GE: Gate valve electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)レーザーミラー付近に光学素子汚れ除去用の放電々
極を設けたことを特徴とする気体レーザー装置。 2)前記放電々極は固定式のメッシュ電極であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の気体レーザー装
置。 3)前記放電々極は絞り状電極であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の気体レーザー装置。 4)前記放電々極は移動式電極であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の気体レーザー装置。
[Scope of Claims] 1) A gas laser device characterized in that a discharge electrode for removing dirt from an optical element is provided near the laser mirror. 2) The gas laser device according to claim 1, wherein the discharge electrode is a fixed mesh electrode. 3) The gas laser device according to claim 1, wherein the discharge electrode is a constricted electrode. 4) The gas laser device according to claim 1, wherein the discharge electrode is a movable electrode.
JP263786A 1986-01-09 1986-01-09 Gas laser apparatus Pending JPS62160779A (en)

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