JPS6255980A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、放電励起パルスレーザ発振器、特にそのエ
ネルギー注入用コンデンサの構成に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は、放電励起パルスレーザ発振器の従来例の断面
図である。図において、（１）はレーザガス媒質、（２
）はこのレーザガスを封入するための筐体、（３）およ
び（４）は空間的に均一な放電を得るためにそのギャッ
プ間において平等電界に近い電界強度分布を得るための
放電電極、（５）および（６）はそれぞれ電極（５）　
、　（６）にエネルギーを供給するための給電電極であ
り、この場合、板状金属より成る。電極（３）〜（６）
は紙面と垂直方向を長手方向としている。（７）は給電
電極（５）と（６）の間に長手方向に複数取り付けられ
た円柱状のセラミックコンデンサの１つである。ここで
、市販品のセラミックコンデンサは、（８）で示すセラ
ミック素体の両面に導電性物質を蒸着するか、もしくは
銀ペーストを膜状に塗布後加熱処理して電極（９ａ）、
（９ｂ）を形成している。そして、更にその上に金具端
子（１０ａ）、（１０ｂ）を取り付け、これにタップを
立てることにより、外部との電気的接続を可能としてい
る。第５図では、ネジ（Ｉｌａ）、（ｌｌｂ）によりコ
ンデンサ（７）は給電電極（５）。

（６）に接続されている。また市販品のセラミックコン
デンサにおいては、端子（１１ａ）、（１１ｂ）間の絶
縁強度を高めるため、端子部を除き全体を絶縁性樹脂（
６）でモールドしている。また、□□□は電極（５）　
、　（６）間を充電する電源、０４は電極（３１、（４
）間で生じた放電の断面であり、ａつはこの放電部より
レーザ光を取り出すために、紙面と垂直に長手方向に伸
びる放電部の両端近傍に設けられたレーザ共振器ミラー
である。

次に動作について説明する。電源（２）により、コンデ
ンサ（７）が充電され、その充電電圧が電極（３）。

（４）間の絶縁破壊電圧に達すると、電流ループ：（７
）→（５）→（３）→０荀→（４）→（６）→（７）を
通じてパルス状の大電流が流れる。この際にコンデンサ
に蓄えられていたエネルギーが放電領域α荀に注入され
、放電領域に存在するレーザガス媒質を励起する結果、
レーザ光がパルス的に放射される。

さて、エキシマレーザのように放電のインピーダンスが
低く、シかも放電領域に注入するパワー密度が数ＭＷ／
ｃｃと非常に大きい強励起のレーザ装置の場合には、放
電回路のインダクタンスＬを極端に低減する必要がある
。これは、このような強励起の状態では放電の持続時間
が１００ｎｓ程度と短いために電流の立上り（〜２Ｌ／
Ｒ：Ｒ＝放電のインピーダンス）を速くしなければなら
ず、また強励起を得るためには電流のピーク値（〜％ｔ
に比例）を大きくする必要があるからである。

放電回路の等価回路を第６図に示す０図においてＬｏは
第５図の電極（５）−（３）　、　（４）　−（６）に
、より定まるインダクタンス、Ｌｌは第５図のコンデン
サの金具端子（ｌｏａ）、　（１０ｂ）により定まるイ
ンダクタンスである０回路のインダクタンスＬは、Ｌ＝
：Ｌｏ＋Ｌ１により与えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の強励起パｙス発振気体レーザにおいては、そのエ
ネルギ注入用コンデンサには金具端子が取付けられてい
るため、回路のインダクタンス分が大きくなり、その結
果、注入パワー密度が低下してレーザ出力が減少すると
いう問題点があった。

また、電流のパルス幅が長くなるため放電が不安定にな
ってアークが頻発し、その結果、ガスの寿命が著しく損
われ、また電極の消耗も著しくなるという問題点もあっ
た。

これに対して、回路のインダクタンスを極力小さくした
装置が特公昭５９−１００７７号に示されている。第７
図（ａ）　、　（ｂ）はその断面図であり、平行六面体
形状の２つのセラミックコンデンサ素体（１６ａ）。

（１６ｂ）を給［Ｋ極（５）　＃　（６）で挾んだ構造
となっている。Ｑ′１）はエポキシ樹脂で、このエポキ
シ樹脂αηとセラミックコンデンサ（１６ａ）、（１６
ｂ）がレーザ筐体の一部を構成している。しかし、上記
装置を実現するためには、細長い平行六面体形状のセラ
ミックコンデンサを必要とするので、製作が極めて困難
であるため高価なコンデンサとなり、またコンデンサ放
電時に逆圧電効果のために加わる機械的ストレヌが大き
くなるため割れやすいという問題点を有する。また、給
電電極（５）　、　（６）の広い關積にわたっての接触
部において一様に電気的接触を保つことが難しく、コン
デンサ放電の際にこの接触部の数か所において火花放電
が発生し、セラミックコンデンサが損傷を受ける結果、
長時間にわたって動作させるとセラミックコンデンサが
破損するという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明においては、コンデンサを構成するセラミック
素体を給電電極にじかに、又は厚さの薄い導電物質から
なる接続補助電極を介して接続するようにしたものであ
る。

〔作用〕

この発明に係わるパルスレーザ発振器の放電回路はコン
デンサの接続金具等を省略したことによリ、インダクタ
ンス分を小さくシ、その結果、レーザ出力を増加させる
。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ）　、　（ｂ）において（１）〜（６）、αＪ−
α痔は第５図に示した従来装置と全く同一のものである
。（８）はセラミックコンデンサ素体を示し、これを給
電電極部）　＋　（６）の間に複数個挾んだ構成となっ
ている。

レーザ筐体（２）は別に設けられている。

上記のように構成されたパルスレーザ発振器においては
、コンデンサの金具端子によるインダクタンス、すなわ
ち第６図に示した放電等価回路のＬｌが金具端子を省略
したことによりゼロとなる。

また、コンデンサを両側からはさんでいる給電電極（５
）と（６）の間の間隔を金具端子のない分短くできるの
で、第６図に示す等何回路のＬｏが第５図の構成に比べ
て小さくなる。よって、放電回路のインダクタンスが減
少し放電電流値が増す結果、レーザ出力が増加する。ま
た、放電回路のインダクタンスが小さくなると放電電流
のパルス幅が短くなり、放電が不安定な状態に移行する
以前に放電が停止するので、放電電極間におけるアーク
の発生が抑えられる。

また、セラミックコンデンサ（８）を分割して配置して
いるのでセラミック個々の寸法は小さく、その結果コン
デンサ放電時の逆圧電効果に帰因する機械的ストレヌは
分割されて小さくなるので、コンデンサ（８）の割れは
生じにくくなる。またコンデンサ（８）が分割されてい
るので、給電電極（５）　ｌ　（６）のいずれか、もし
くは両方をコンデンサの分割に合わせて分割し％　（５
）　＋　（ａ）間の間隔をそれぞれの分割コンデンサに
合わせて調整できる。よって、第５図に示した従来例に
くらべ、電気的導通が接続部において一様かつ確実とな
る。

なお、上記実施例において、セラミックコンデンサ素体
（８）の両面に膜状電極（９ａ）、（９ｂ）を設けたも
のを使用しても良い、この例を第２図に示す。

この場合、給電室ＩＭ　（５）　ｌ　（６）と接触接続
するが、もしくは４電性液着剤、半田、銀ろうなどによ
り接続することにより、セラミックコンデンサ素体（８
）と給電電極（５）　＋　（ａ）の間の導通をより確実
にすることができる。この場合、給電電極（５）　、　
（６）は分割してもしなくとも良い〇 また、上記実施例において、電極（９ａ）と（５）の間
、（９ｂ）と（６）の間に、銅などの軟かい金属板、も
しくは平たいバネ材を挿入して圧着しても良い。第３図
に、この場合のコンデンサ近傍の構成の一例を断面図で
示す。（１８ａ）、（１８ｂ）は円板状バネ材の外周を
折り曲げてできた電極で、それぞれ（５）と（９ａ）。

（６）と（９ｂ）の間に挿入し、絶縁ネジ棒（１９ａ）
と（１９ｂ）を締めることにより圧着する。この場合も
、給電電極（５）　、　（６）は分割してもしなくとも
良い。

ここで、１個４６０　ｐＦの市販品のセラミックコンデ
ンサを６０個並列にして第５図の放電回路を構成した場
合、回路のインダクタンスは６．６ｎＨであった。

これに対して、金具端子を取除いた同じセラミックコン
デンサを同じ個数だけ第８図のように配置すると、回路
のインダクタンスは４．７　ｎＨに減少した。

上記実施例においてセラミックコンデンサ素体（８）の
絶縁強度を上げるために、絶縁媒質を用いて沿面の絶縁
を強化してもよい、この場合の構成の一例を第４図に示
す、同図において（１）は絶縁媒質、（ハ）はこの絶縁
媒質を封入するための容器である。

絶縁媒質としては、ＳＦ、ガヌ、フロンガス、絶縁油、
エポキシ樹脂、等が考えられる。同一印加電圧の場合に
は、絶縁媒質を用いることにより沿面距離を短くできる
ので、給電電極＋５）　ｌ　（６）間の間隔を縮小でき
、その分、回路のインダクタンスが小さくなり、レーザ
発振効率が高まる。

なお、放電励起パルス発振気体レーザにおいては、放電
ａ４を安定にするために補助電極を設はレーザガスを予
備電離する場合が多いが、このような補助電極を付加し
た場合においても、上記実施例と同様の効果を奏する。

また上記実施例において、セラミックコンデンサ素体（
８）は、レーザ筐体（２）の外側に配置していたが、レ
ーザ筐体（２）の内側に配置してもよい。

また上記実施例において、給電電極（５）　、　（６）
のうちのいずれか一方を省略し、コンデンサ（８）の片
側の極面が放電電極（３）もしくは（４）に、じかに接
続されてもよい。

また上記実施例において、コンデンサは放電電極の片側
にのみ配置する構成を示したが、両側に配置してもよい
。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればセラミックコンデンサ
と給電Ｔｔ極とを、じかに、もしくは薄板状の金属や導
電性物質のみを介して接続するように構成したので、放
電回路のインダクタンスが小さくなる結果、レーザ出力
が増し、また電流パルス幅が短くなるので、放電がアー
クに移行しにくくなり、その結果ガスの寿命がのび、電
極消耗も少なくなるという効果がある。しかもコンデン
サに金属端子を取り付けない分、コンデンサ部分がコン
パクトになるという効果も生じる。更に市販品コンデン
サを使用できるので安価であり、また、コンデンサを分
割配置するので、コンデンサの割れが生じに＜＜、また
給電電極との導通も確実に行なえるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるパルスレーザ発振器
の断面正面図と断面平面図、第２図はこの発明の他の実
施例によるパルスレーザ発振器の断面正面図、第８図は
この発明の更に他の実施例を示すコンデンサの断面正面
図、第４図はこの発明の更に他の実施例によるパルスレ
ーザ発振器のｉ面圧面図、第５図は従来のパルスレーザ
発振器を示す断面正面図、第６図は放電回路の等何回路
、第７図はパルスレーザ発振器の他の従来例を示す断面
正面図と断面平面図である。 図において、（１）はレーザガス、（２）は筐体、（３
）は陰極、（４）は陽極、（５）　、　（ｅ）は給電電
極、（７）はセラミックコンデンサ、（８）はセラミッ
ク素体、（９ａ）、（９ｂ）は銀の膜状電極から成る接
続補助電極、０３はパルス電源、α→は放電部分、（ト
）はレーザ共振器ミラー、（１８ａ）、　（１８ｂ）は
バネ材料から成る接続補助電極、（ホ）は絶縁媒質であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、又は和尚部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザガスを封入する筐体と、この筐体内のレー
   ザガス中に相対向するように配設された陰極、および陽
   極と、この一対の電極に電流を供給するための給電電極
   と、この給電電極間に接続されたセラミックコンデンサ
   と、前記コンデンサに電圧をパルス的に充電する回路と
   を備え、前記コンデンサに充電された電荷の放出により
   、前記陽極と陰極間にパルス性の放電を生成し、レーザ
   光を出射させるパルスレーザ発振器において、前記セラ
   ミックコンデンサはセラミック素体から構成され、この
   セラミック素体と前記給電電極とがじかに、又は、面積
   がセラミック素体の接続面と同程度か若しくはそれ以上
   で、かつ厚さの薄い導電物質からなる接続補助電極を介
   して接続されることを特徴とするパルスレーザ発振器。
2. （２）接続補助電極が、銀の膜状電極、導電性接着剤、
   半田、銀ろう、銅あるいはバネ材料のいずれか、もしく
   はこれらの組合わせから成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のパルスレーザ発振器。