JPS63186483A - Gas laser device - Google Patents

Gas laser device

Info

Publication number
JPS63186483A
JPS63186483A JP62018071A JP1807187A JPS63186483A JP S63186483 A JPS63186483 A JP S63186483A JP 62018071 A JP62018071 A JP 62018071A JP 1807187 A JP1807187 A JP 1807187A JP S63186483 A JPS63186483 A JP S63186483A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
plasma
laser
discharge
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP62018071A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH084165B2 (en
Inventor
Junichi Nishimae
順一 西前
Kenji Yoshizawa
憲治 吉沢
Masakazu Taki
正和 滝
Yoshihiro Ueda
植田 至宏
Tadashi Yanagi
正 柳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP1807187A priority Critical patent/JPH084165B2/en
Priority to EP95108095A priority patent/EP0674471B1/en
Priority to DE3855896T priority patent/DE3855896T2/en
Priority to DE3856348T priority patent/DE3856348T2/en
Priority to EP88101007A priority patent/EP0280044B1/en
Priority to US07/147,726 priority patent/US4890294A/en
Priority to KR1019880000551A priority patent/KR910002239B1/en
Publication of JPS63186483A publication Critical patent/JPS63186483A/en
Publication of JPH084165B2 publication Critical patent/JPH084165B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192Microwave generated discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32321Discharge generated by other radiation
    • H01J37/32339Discharge generated by other radiation using electromagnetic radiation
    • 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
    • H01S3/0315Waveguide lasers
    • 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
    • H01S3/0975Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser using inductive or capacitive excitation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable a laser operation of a high efficiency and a large output by causing a microwave circuit to form a microwave mode having a field component vertical to the boundary a dielectric opposed to the conductor wall and a plasma, thereby generating a spatially uniform microwave discharge plasma. CONSTITUTION:In a gas laser device wherein a plasma is generated by microwave discharge in a microwave circuit to give laser excitation, a laser gas generating a plasma 70 is sealed in a space 67 formed between a conductor wall 65 constituting part of said microwave circuit and a dielectric 66 provided opposite the conductor wall 65. And, said microwave circuit is adapted to form a microwave mode having a field component vertical to the boundary of the dielectric 66 and the plasma 70. With this, a spatially uniform microwave discharge plasma can be generated, the whole discharge can be put in a condition suitable for laser excitation, the overlapping of the laser resonator mode and the plasma becomes good, whereby a high-efficiency and large-output gas laser device is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はマイクロ波数itを利用してレーザ励起を行
う気体レーザ装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a gas laser device that performs laser excitation using microwave number it.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第8図は例えばJournal of Applied
 PhysicsVol、49 、No、7 、Ju1
7111713 、P、3753に記載された従来の気
体レーザ装置を示す断面図。
Figure 8 shows, for example, Journal of Applied
Physics Vol, 49, No. 7, Ju1
7111713, P, 3753 is a sectional view showing a conventional gas laser device.

第10図は第9図におけるB−B断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line BB in FIG. 9.

図において、(3)はマイクロ波を云送する導波管。In the figure, (3) is a waveguide that transmits microwaves.

C11lはこの導波管の一部に設けられた導波管テーパ
C11l is a waveguide taper provided in a part of this waveguide.

口はこの導波管テーパ部の空間に設置されたパイレック
スガラス製のレーサ放亀管、(ト)はこのレーザ放電管
の端部に設けられたレーザガス導入口。
The opening is a Pyrex glass laser discharge tube installed in the space of the tapered part of the waveguide, and (g) is the laser gas inlet provided at the end of the laser discharge tube.

鏝は同じくレーザガス排出口、田は上記レーザ放電管(
至)を包むように配設された冷却ガス送気管。
The trowel is also the laser gas outlet, and the field is the laser discharge tube (
A cooling gas air pipe arranged to enclose the

鉋はこの冷却ガス送気管の端部に設けられた冷却ガス導
入口、 C(1は同じく冷却ガス排出口、(至)は上記
レーザ放電管−の両端に設けられたブリュースター窓、
田はDC放社用の陰極、(4)は同じく陽極である。
The plane is a cooling gas inlet provided at the end of this cooling gas supply pipe, C (1 is also a cooling gas outlet, (to) is a Brewster window provided at both ends of the laser discharge tube,
1 is a cathode for DC broadcasting, and (4) is also an anode.

上記のような従来の気体レーザ装置において。In a conventional gas laser device as described above.

レーザ放電イg(至)中にはレーザガス導入口aより例
えばco2レーザガスのようなレーザ気体が導入され、
一方、導波;g (3)中にはTEIQ モードのマイ
クロ波が励起されている。この導波管(3)は内部に導
波′gテーパC3)1を有し、レーザ放電管(2)の設
置された位置で導波管(3)の内径が最小となっている
ためこの立直でマイクロ波の電界が最大となる。この強
いマイクロ波電界によりレーザ放電管(2)中のレーザ
気体が放′RL破根し、プラズマを発生し、レーザ媒質
が励起される。この時、冷却ガス送気管(至)中に例え
ば駄温のN2 ガスなどを高速で流し、し−ザ放電管0
3を外部から冷却するとともに、レーザ気体の圧力など
の放電条件を適切に選ぶことによってレーザ発振条件が
得られ、ブリュースター窓(至)の外部に図示のないレ
ーザ発振用のミラーを設けることによりレーザ発振が行
なわれる。
A laser gas such as CO2 laser gas is introduced into the laser discharge from the laser gas inlet a,
On the other hand, a TEIQ mode microwave is excited in the waveguide; g (3). This waveguide (3) has a waveguide taper C3)1 inside, and the inner diameter of the waveguide (3) is minimum at the position where the laser discharge tube (2) is installed. The electric field of the microwave is maximum when it is upright. This strong microwave electric field causes the laser gas in the laser discharge tube (2) to radiate and rupture, generating plasma and exciting the laser medium. At this time, for example, low-temperature N2 gas is flowed at high speed into the cooling gas supply pipe (towards), and the discharge tube is
Laser oscillation conditions can be obtained by cooling 3 from the outside and appropriately selecting discharge conditions such as the pressure of the laser gas, and by providing a mirror for laser oscillation (not shown) outside the Brewster window. Laser oscillation is performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のような従来の気体レーザ装置では、閉じたレーザ
放電管(2)を使用しているために、導電性を持つプラ
ズマが発生するとレーザ放電管Q中のプラズマを内導体
とする同軸モードのマイクロ波モードが支配的となり、
プラズマ中のマイクロ波    −電界はレーザ放電管
(2)の管壁に平行な成分を主成分とする電界となり、
プラズマ中へ侵入するマイクロ波は実質的にレーザ放電
管(至)の管壁つまりプラズマ境界に対して垂直に入射
するモードとなる。
In the conventional gas laser device described above, since a closed laser discharge tube (2) is used, when conductive plasma is generated, a coaxial mode with the plasma in the laser discharge tube Q as an inner conductor is generated. Microwave mode becomes dominant,
The microwave-electric field in the plasma is an electric field whose main component is parallel to the tube wall of the laser discharge tube (2),
The microwave entering the plasma becomes a mode in which it is substantially perpendicular to the tube wall of the laser discharge tube, that is, the plasma boundary.

このようにプラズマ境界に対して垂直に入射するマイク
ロ波によって発生する放電においてはマイクロ波電界は
放電管壁から内部に向けて減少するが、放電プラズマが
定電圧的な特性を持つために僅かな電界の差異によって
電流密度が大きく変化し、結果として放電管壁付近に集
中した著しく不均一なプラズマが発生することになる。
In this way, in a discharge generated by microwaves incident perpendicularly to the plasma boundary, the microwave electric field decreases from the discharge tube wall toward the inside, but because the discharge plasma has constant voltage characteristics, the microwave electric field decreases slightly. The difference in electric field causes a large change in current density, resulting in the generation of a significantly non-uniform plasma concentrated near the wall of the discharge tube.

この様子を第11図の断面図に示す。図においてcll
lは導波管テーパ、 C33はレーザ放電管、 (69
)はマイクロ波電界の電気力森、(7りはプラズマであ
る。従来のマイクロ波放電を利用した気体レーザ装置に
おいては第11図に示されるような不均一なプラズマが
発生するために放電全体をレーザ励起に適幽な状態とす
ることが困難となり、またレーザ共振器モードとプラズ
マがオーバラップせずレーザ出力や効率が低いという問
題点があった。
This situation is shown in the sectional view of FIG. cll in the figure
l is the waveguide taper, C33 is the laser discharge tube, (69
) is the electric force of the microwave electric field, and (7) is the plasma. In conventional gas laser devices that use microwave discharge, non-uniform plasma is generated as shown in Figure 11, so the entire discharge It is difficult to create a suitable state for laser excitation, and there is also the problem that the laser resonator mode and plasma do not overlap, resulting in low laser output and efficiency.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、空間的に一様なマイクロ波放電プラズマを発
生し、高効率、大出力のレーザ動作を可能とする気体レ
ーザ装置を得ることを目的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a gas laser device that generates spatially uniform microwave discharge plasma and enables high-efficiency, high-output laser operation. The purpose is to

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る気体レーザ装置は1例えば導波管などの
マイクロ波回路の一部を信成する導電体盤と、この導電
体盤に対向して設けられた帥冠体との間に形成される空
間にマイクロ波放電によるプラズマを発生するレーザ気
体を封入するとともに、上記マイクロ波回路は上記誘電
体とプラズマの境界に垂直な電界成分を有するマイクロ
波モードを形成するようにしたものである。
A gas laser device according to the present invention is provided in a space formed between a conductor plate, such as a waveguide, which constitutes a part of a microwave circuit, and a crown body provided opposite to the conductor plate. In addition to enclosing a laser gas that generates plasma by microwave discharge, the microwave circuit is configured to form a microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric and the plasma.

〔作用〕[Effect]

C(7)発明に係る気体レーザ装置においては、マイク
ロ波入射窓である誘電体に対向してプラズマよりも導電
性の高い導電体盤があるために入射マイクロ波の終端電
Mtはこの導電体盤を流れ、プラズマ中には上記誘電体
と導電体盤の間を貫通するmAが流れることになり、空
間的に一様なプラズマが発生する。
C(7) In the gas laser device according to the invention, there is a conductive plate having higher conductivity than the plasma opposite to the dielectric which is the microwave incidence window, so the terminal current Mt of the incident microwave is higher than that of this conductor. mA flows through the plate and passes through the space between the dielectric and conductive plate, and a spatially uniform plasma is generated.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の一芙捲例による気体レーザ装置ii
、を示す概観図であり、(1)はマイクロ波発振器であ
るマグネトロン、(2)は導波管、(3)は導波管(2
)の巾を拡けるホーン導波管、(4)はマイクロ波結合
窓、(5)はレーザ発振用のミラー、(6:はレーサヘ
ッド部であって、第2図がレーサヘッドs(6;の詳細
を示す第1図A−Aでの断面図である。第2図に示され
るようにレーザヘッド部(6,はマイクロ波回路の一種
であるリッジ導波管型のマイクロ波空胴の構造を持つ。
FIG. 1 shows a gas laser device ii according to one embodiment of the present invention.
, where (1) is a magnetron which is a microwave oscillator, (2) is a waveguide, and (3) is a waveguide (2).
), (4) is the microwave coupling window, (5) is the mirror for laser oscillation, (6: is the laser head part, and Fig. 2 shows the laser head s (6; 1 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 1 showing the details.As shown in FIG. have.

第2図において、 (61)はマイクロ波結合窓(4)
に続く空胴壁、  (62)および(63)はこの空胴
壁の断面の中央部に形成されたりッジ。
In Figure 2, (61) is the microwave coupling window (4)
(62) and (63) are formed at the center of the cross section of this cavity wall.

(64)はこの一方のりツジ(62)に形成された溝で
あり、 (65)はマイクロ波回路の一部を構成する導
電体盤であって、この実施例では#J1 (64)の壁
面が使用される。(66)はこの導電体盤(65)に対
向して設けられた例えばアルミナなどの誘電体であり、
  (67)はこの誘電体(66)が上記#I(6りを
蓋うことにより上記導電体盤(65)と誘電体(66)
との間に形成される放電空間であって、この放電空間(
67)に例えばco2レーザガスなどのレーザ気体が封
入されるうまた(68)はりッジ(62)および(63
)に形成された冷却水路である。
(64) is a groove formed in one of the glue holes (62), and (65) is a conductor plate that constitutes a part of the microwave circuit, and in this example, #J1 (64) is a wall surface. is used. (66) is a dielectric material such as alumina provided opposite to this conductor board (65),
(67) This dielectric (66) covers the above #I (6), so that the above conductive plate (65) and the dielectric (66)
A discharge space formed between this discharge space (
67) is filled with laser gas such as CO2 laser gas (68), bridges (62) and (63).
) is a cooling waterway formed in the

上記のように構成されたこの発明による気体レーザ装置
において、マグネトロン+1+で発生されたマイクロ波
は導波管(2)を通ってホーン導波管(3)で拡げられ
、マイクロ波結合窓+4)でインピダンスマッチングを
きることにより効率よくしレーザヘッド部(6)に結合
される。レーザヘッド部(61は断面図第2図に示され
るようにリッジ空胴状になっており、マイクロ波はりッ
ジ(52) 、(63)の間に集中する。この集中した
マイクロ波の強い電磁界により放電空間(67)に封入
されたレーザ気体が放電破壊し、プラズマを発生し、レ
ーザ媒質が励起される。ここで、冷却水路(68)  
fこ冷却水+iし、放電プラズマを冷却するとともに、
レーザ気体の圧力などの放電条件を適切に選ぶことによ
ってレーザ発振条件が得られ、第1図中のミラー(5)
8よび図示のないもう一枚のミラーによりレーザ共振器
を形成することでレーザ発振光を得ることができる。こ
の時1本発明による気体レーザ共振器に8G)ではマイ
クロ波回路の一部を構成する導電体盤(65)と、この
導電体盤(65)に対向して設けられ。
In the gas laser device according to the present invention configured as described above, the microwave generated by the magnetron +1+ passes through the waveguide (2) and is expanded by the horn waveguide (3), and the microwave coupling window +4) By performing impedance matching at , the laser beam is efficiently coupled to the laser head section (6). As shown in the cross-sectional view in Fig. 2, the laser head section (61) has a ridge cavity shape, and the microwaves are concentrated between the ridges (52) and (63). The electromagnetic field destroys the laser gas sealed in the discharge space (67), generates plasma, and excites the laser medium.Here, the cooling channel (68)
Cooling water is added to cool the discharge plasma, and
The laser oscillation conditions can be obtained by appropriately selecting the discharge conditions such as the pressure of the laser gas, and the mirror (5) in Figure 1
8 and another mirror not shown to form a laser resonator, laser oscillation light can be obtained. At this time, in the gas laser resonator according to the present invention (8G), a conductor plate (65) forming a part of the microwave circuit and a conductor plate (65) are provided opposite to this conductor plate (65).

マイクロ波の入射窓となる誘電体(66)との間に形成
される放電空間(67) においてマイクロ敦放電を行
なわせるため、マイクロ波の入射はプラズマの一面から
のみ行なわれることになり、プラズマを内導体とする同
軸モードのマイクロ波モードが支配的となる現象は起こ
らず、所期のマイクロ波モードによる放電を行なわせる
ことができる。
In order to cause a microwave discharge to occur in the discharge space (67) formed between the dielectric material (66) and the dielectric material (66) that serves as the microwave incidence window, the microwave is incident only from one side of the plasma, and the plasma A phenomenon in which the microwave mode of the coaxial mode with the inner conductor becomes dominant does not occur, and discharge can be performed in the desired microwave mode.

また第2図に示されるリッジ空胴のようにマイクロ波回
路が上記誘電体(66)とプラズマの境界に垂直な電界
成分を有するマイクロ波モードを形成する場合、誘電体
(66)と導電体盤(65)は対向して設置されている
ので導電体盤(65)にも垂直な電界成分を有すること
になり、プラズマを貫く電界ができる。この時、導電性
を持つプラズマが発生してもマイクロ波入射窓である誘
電体(66)に対向してプラズマよりも数桁導電性の高
い導電体盤(65)があるために入射マイクロ波の終端
電流はこの導電体盤(65)を流れ、導電体盤(65)
近傍の電界は強制的に4電体壁(65)の表面に垂直に
され、上記のプラズマを買く電界が維持される。
Furthermore, when the microwave circuit forms a microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric (66) and the plasma, as in the ridge cavity shown in FIG. Since the plates (65) are placed facing each other, the conductive plate (65) also has a vertical electric field component, creating an electric field that penetrates the plasma. At this time, even if conductive plasma is generated, there is a conductive plate (65) that is several orders of magnitude higher in conductivity than the plasma, which faces the dielectric (66) that is the microwave incidence window, so that the incident microwave The terminal current flows through this conductor plate (65), and
The nearby electric field is forced to be perpendicular to the surface of the four-electric wall (65), and the above-mentioned plasma-purchasing electric field is maintained.

このため、マイクロ波がプラズマ中に浸透し、プラズマ
を貫く電流が訛れ、を流の連続性から空間的に一様な放
電プラズマが得られる。この様子を第3図の拡大断面図
に示す。図において、 (69)はマイクロ波電界の電
気力線、 (70)は放電プラズマである。本発明によ
る気体レーザ装置によれば。
Therefore, the microwave penetrates into the plasma, the current passing through the plasma is distorted, and the continuity of the flow makes it possible to obtain a spatially uniform discharge plasma. This situation is shown in the enlarged sectional view of FIG. In the figure, (69) is the electric field line of the microwave electric field, and (70) is the discharge plasma. According to the gas laser device according to the invention.

第3図に示されるような均一な放電が得られるので、放
電全体をレーザ励起に最適な状態とすることが容易とな
り、またレーザ共振器モードとプラズマのオーバラップ
が良好となり、従来のマイクロ波放電を利用した気体レ
ーザ装置に比べ桁違いに高効率、大出力のレーザ発振を
得ることができる。第4図は第1図および第2図に示さ
れる構成で放電長300nの装置をco2レーザに適用
した場合の実験結果のグラフであり、横軸は周波数2、
45 GHzのマイクロ波入力、縦軸はco2レーザ出
力および効率である。第4図に示されるように最大出力
24W、最大効$1(15%が得られ、第8.10図に
示される従来例において報告されたco2レーザ出力1
57HWに対して3桁以上大きな出力が得られ、また従
来例ではパルス発振しか得られないのに対し2本発明に
よる装置ではCW発振ができることが確認された。
Since a uniform discharge as shown in Fig. 3 can be obtained, it is easy to bring the entire discharge into an optimal state for laser excitation, and the overlap between the laser resonator mode and the plasma is good, making it possible to It is possible to obtain laser oscillation with an order of magnitude higher efficiency and higher output than gas laser devices that use electric discharge. Figure 4 is a graph of experimental results when the device with the configuration shown in Figures 1 and 2 and a discharge length of 300n is applied to a CO2 laser, where the horizontal axis is frequency 2,
45 GHz microwave input, vertical axis is CO2 laser power and efficiency. As shown in Fig. 4, a maximum output of 24 W and a maximum efficiency of $1 (15%) were obtained, and the CO2 laser output 1 reported in the conventional example shown in Fig. 8.10 was obtained.
It was confirmed that an output three orders of magnitude higher than that of 57 HW was obtained, and that the device according to the present invention was capable of CW oscillation, whereas the conventional example could only obtain pulse oscillation.

本発明の構成によれば、マイクロ波を閉じ込める金属壁
と放電プラズマが密接しているので、金属壁の外側から
自由に効果的な冷却を行うことができ1例えばco2レ
ーザなどのレーザ気体の冷却がM要なレーザに適用した
時有利であり、また。
According to the configuration of the present invention, since the metal wall that confines microwaves and the discharge plasma are in close contact with each other, effective cooling can be freely performed from outside the metal wall.1 For example, cooling of laser gas such as CO2 laser This is advantageous when applied to lasers that require M.

磁場の効果を用いていないので0例えばエキシマレーザ
などの高気圧レーザにも適用でき、磁場発生用の装置が
不用であり装置が小型・単純になるという利点もある。
Since it does not use the effect of a magnetic field, it can also be applied to high-pressure lasers such as excimer lasers, and has the advantage that it does not require a device for generating a magnetic field, making the device compact and simple.

以上一実施例について説明したが、マイクロ波回路の種
類および放電空間(67)の構成方法によって様々な装
置構成をとることができる。第5図はマイクロ波回路と
してマイクロ波空胴または導波管を用いた場合における
放電空間の構成方法の例を示す断面図であり9図におい
て、 (65)はマイクロ波l路の一部を構成する等気
体壁、 (66)は誘電体、 (67)は放電空間であ
る。第5図(a)はマイクロ波空胴を9%体板(66)
で仕切ることにより放il[、空間(67)を形成した
ものであって、製造が容易となる利点がある。第5図(
1))は放電空間(67)以外の空間を誘電体(66)
で埋めたものであって。
Although one embodiment has been described above, various device configurations can be taken depending on the type of microwave circuit and the method of configuring the discharge space (67). Figure 5 is a sectional view showing an example of how to configure a discharge space when a microwave cavity or waveguide is used as a microwave circuit. In Figure 9, (65) shows a part of the microwave path. Constituting the same gas wall, (66) is a dielectric, and (67) is a discharge space. Figure 5(a) shows a microwave cavity with a 9% body plate (66).
A space (67) is formed by partitioning the space (67), which has the advantage of being easy to manufacture. Figure 5 (
1)) The space other than the discharge space (67) is a dielectric (66)
It is filled with

放電空間(67)以外での不要な放電を防ぐ働きがある
。第5図(e)は空胴壁に形成した溝を放電空間(67
つ としたものであって、任意の大きさの放電空間(6
7)を形成できる利点がある。第5図(d)は第5図(
Q)のものにリッジ(63)を加えたものであって、第
5図(C)のものに比べてより高圧のレーザ気体を放電
させることができる。マツチングが容易になるなどの利
点がある。第5図(e)は凹みを有する誘電体(66)
を利用したものであって、標準的な形状のマイクロ波空
胴を使用して任意の大きさの放電空間(67)を形成で
きる利点がある。第5図(f)は第5図(e)のものに
リッジ(63)を加えたものであって、第5図(e)の
ものに比べ高圧のレーザ気体を放電させることができる
。マツチングが容易になるなどの利点がある。第5図(
gJ、 (h)はこれらを組合わせて利用したものを示
す。M5図に示したように、マイクロ波回路の一部を形
成する導電体盤(65)とこの導電体盤に対向して設け
られたv1電体(66)を適当に選ぶことによって、か
なり自由に放電空間(67)を設計することができ。
It functions to prevent unnecessary discharge outside the discharge space (67). Figure 5(e) shows the groove formed in the cavity wall in the discharge space (67
A discharge space of arbitrary size (6
7). Figure 5(d) is shown in Figure 5(d).
This is the same as the one shown in Q) with a ridge (63) added, and can discharge a higher pressure laser gas than the one shown in FIG. This has advantages such as easier matching. Figure 5(e) shows a dielectric material (66) with a recess.
It has the advantage that a discharge space (67) of any size can be formed using a standard-shaped microwave cavity. FIG. 5(f) is the same as the one shown in FIG. 5(e) with a ridge (63) added thereto, and can discharge a higher pressure laser gas than the one shown in FIG. 5(e). This has advantages such as easier matching. Figure 5 (
gJ, (h) indicates a combination of these. As shown in Figure M5, considerable freedom can be achieved by appropriately selecting the conductor board (65) that forms part of the microwave circuit and the v1 electric body (66) provided opposite to this conductor board. The discharge space (67) can be designed.

上記第3図に示したものと類似の均一な放電を得ること
ができる。
A uniform discharge similar to that shown in FIG. 3 above can be obtained.

第6図はマイクロ波回路として同軸線路またはストリッ
プ線路を用いた場合の実施例を示す断面図である。第6
図(alは同軸線路の外導体をマイクロ波回路の一部を
構成する導電体盤(65)として利用した実施例を示し
、第6図(1))は同軸線路の内導体を導電体盤(65
)とした実施例であり、第6図(C)はスl−IJツブ
線路を使用したものを示す。第6図に示した同軸線路お
よびストリップ線路はカットオフ周波数を持たないため
1例えば145GHzのマイクロ波を用いた場合、マイ
クロ波空胴を使用した装置に比べて装置全体として小屋
な装置構成をとることができる利点がある。なお第6図
(a) 、 (1)) 、 (C)の各々の場合につい
て第5図に示した放電空間の構成方法に準じて様々な装
置構成をとることができることはいうまでもない。
FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment in which a coaxial line or a strip line is used as the microwave circuit. 6th
Figures (al) show an example in which the outer conductor of the coaxial line is used as a conductive board (65) constituting a part of the microwave circuit, and Figure 6 (1) shows an example in which the inner conductor of the coaxial line is used as the conductive board (65) that constitutes a part of the microwave circuit. (65
), and FIG. 6(C) shows an example using a sl-IJ tubular line. The coaxial line and strip line shown in Figure 6 do not have a cutoff frequency, so when using microwaves of 145 GHz, for example, the entire device has a smaller configuration than a device using a microwave cavity. There is an advantage that it can be done. It goes without saying that for each of the cases in FIGS. 6(a), (1)), and (C), various device configurations can be adopted in accordance with the method of configuring the discharge space shown in FIG. 5.

第7図はマイクロ波回路として表面波線路を用いた礪脅
の実施例を示す断面図である。第7図(a)は導体平板
を導電体盤(65)とし、誘電体平板を誘電体(66)
として放電空間(67)を形成すると同時に辰面波組路
を構成するようにした実施例を示し、第7図(b)は導
体円柱を導電体盤(65)とし。
FIG. 7 is a sectional view showing an embodiment of a microwave circuit using a surface wave line as a microwave circuit. In Fig. 7(a), the conductor plate is a conductor plate (65), and the dielectric plate is a dielectric plate (66).
An embodiment is shown in which a discharge space (67) is formed and a cinnabar wave combination is formed at the same time, and FIG. 7(b) shows a conductor plate (65) formed of a conductor cylinder.

この導体円柱をlむ誘電体管を誘電体(66)として放
電空間(67)を形成すると同時に表面波線路を構成す
るようにした実施例を示す。第7図に示されるように2
表面波線路を用いると最低限の構成要素でマイクロ波回
路と放電空間を同時に構成でき、 VcRが簡単になる
という利点がある。第7図(a) 、 (L))の実施
例においても第5図に示した放電空間の構成方法に準じ
て様々な装置構成をとることができる。
An embodiment will be shown in which a dielectric tube surrounding this conductor cylinder is used as a dielectric (66) to form a discharge space (67) and at the same time constitute a surface wave line. 2 as shown in Figure 7.
The advantage of using a surface wave line is that the microwave circuit and the discharge space can be constructed simultaneously with a minimum number of components, and the VcR can be simplified. In the embodiments shown in FIGS. 7(a) and 7(L), various device configurations can be adopted in accordance with the method of configuring the discharge space shown in FIG. 5.

これまでの実施例ではマイクロ波回路の一部を構成する
4電体壁(65)と、この4電体壁に対向して設けられ
た誘電体との間に形成される放電空間(67)のほぼ全
体にプラズマを発生させる例を示したが、放1を空間(
67)の一部のみにプラズマを発生させることもできる
。第8図はマイクロ波回路の一部に凸部(7りを設け、
この凸部(7りによって放電空間(67)の一部に発生
する強電磁界部においてプラズマ(70)を発生させる
実施例を示す断面図であって、第8図(a)は放電空間
(67)の外部に凸部(71)を設けた例を示し、第8
図(b)は放電空間(67)の内部に凸部(7りを設け
た例を示す。第8図の構成により放電空間(67)の一
部のみに放電プラズマを集中させることができ。
In the embodiments so far, a discharge space (67) is formed between a four-electric wall (65) that constitutes a part of a microwave circuit and a dielectric provided opposite to this four-electric wall. We have shown an example of generating plasma in almost the entire area, but if the radiation 1 is spaced (
It is also possible to generate plasma only in a part of 67). Figure 8 shows that a convex portion (7) is provided in a part of the microwave circuit.
FIG. 8(a) is a sectional view showing an embodiment in which plasma (70) is generated in a strong electromagnetic field generated in a part of the discharge space (67) by the convex portion (7). ) shows an example in which a convex part (71) is provided on the outside of the eighth part.
Figure (b) shows an example in which a convex portion (7) is provided inside the discharge space (67).The configuration shown in Figure 8 allows discharge plasma to be concentrated only in a part of the discharge space (67).

3軸直交型のレーザ装置を得ることが容易になる。It becomes easy to obtain a three-axis orthogonal laser device.

高圧のレーザ気体を放電させることができる。高放電々
力密度のプラズマ発生が容易になるなどの利点が生ずる
High pressure laser gas can be discharged. Advantages such as easy generation of plasma with high discharge force density arise.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のようにこの発明によれば、マイクロ波回路の一部
を構成する導電体盤と、この導電体盤に対向して設けら
れたejt体との間に形成される空間にマイクロ波放電
によるプラズマを発生するレーザ気体を封入するととも
薯こ、上記マイクロ波回路を上記誘電体とプラズマとの
境界に垂直な電界成分を有するマイクロ波モードを形成
するようにしたので、空間的に一様なマイクロ仮放篭プ
ラズマを発生できるようになり、放電全体をレーザ励起
に適当な状態とすることができ、レーザ共振器モードと
プラズマのオーバラップが良好になり。
As described above, according to the present invention, microwave discharge is generated in the space formed between the conductor board that constitutes a part of the microwave circuit and the ejt body provided opposite to the conductor board. In addition to enclosing the laser gas that generates the plasma, the microwave circuit is configured to form a microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric and the plasma, so that the microwave circuit is spatially uniform. It is now possible to generate micro-temporary cage plasma, and the entire discharge can be brought into a state suitable for laser excitation, resulting in good overlap between the laser resonator mode and the plasma.

高効率、大出力の気体レーザ装置が得られる効果がある
This has the effect of providing a gas laser device with high efficiency and high output.

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

第1図はこの発明の一実施例による気体レーザ装置を示
す概観図、第2図は同じく第1図A−Aでの断面図、第
3図は同じ実施例における放電の様子を説明する断面図
、第4図は同じ実施側番こおけるレーザ発振特性を示す
グラフ、第5図は本発明の他の実施例を示す断面色、第
6図は本発明のまた別の実施例を示す断面図、第7図は
本発明のさらに別の実施例を示す断面図、第8図は本発
明のざらに別の実施例を示す断面図、第S図は従来の気
体レーザ装置を示す断面図、第10図は同じく第9図B
−Bでの断面図、第11図は従来の気体レーザ装置にお
ける放電の様子を説明するm’r面図である。 図において、 (65)はマイクロ波回路の一部を構成
する導電体盤、(6りは誘電体、  (67)は放電空
間、  (70)は放電プラズマ、  (71)はマイ
クロ波回路の一部に設けられた凸部である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is an overview diagram showing a gas laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 4 is a graph showing the laser oscillation characteristics in the same implementation side. FIG. 5 is a cross-sectional color showing another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-section showing another embodiment of the present invention. FIG. 7 is a sectional view showing still another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. S is a sectional view showing a conventional gas laser device. , Figure 10 is also Figure 9B
11 is an m'r plane view illustrating the state of discharge in a conventional gas laser device. In the figure, (65) is a conductive board that forms part of the microwave circuit, (6 is a dielectric, (67) is a discharge space, (70) is a discharge plasma, and (71) is a part of the microwave circuit. It is a convex part provided in the part. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マイクロ波回路中のマイクロ波放電によりプラズ
マを発生しレーザ励起を行う気体レーザ装置において、
上記マイクロ波回路の一部を構成する導電体盤と、この
導電体盤に対向して設けられた誘電体との間に形成され
る空間に上記プラズマを発生するレーザ気体を封入する
とともに、上記マイクロ波回路は、上記誘電体とプラズ
マとの境界に垂直な電界成分を有するマイクロ波モード
を形成するものであることを特徴とする気体レーザ装置
(1) In a gas laser device that generates plasma and excites laser by microwave discharge in a microwave circuit,
A laser gas that generates the plasma is filled in a space formed between a conductive board constituting a part of the microwave circuit and a dielectric provided opposite to the conductive board. A gas laser device characterized in that the microwave circuit forms a microwave mode having an electric field component perpendicular to the boundary between the dielectric and the plasma.
(2)マイクロ波回路がマイクロ波空胴または導波管で
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
レーザ装置。
(2) The gas laser device according to claim 1, wherein the microwave circuit is a microwave cavity or a waveguide.
(3)マイクロ波回路が同軸線路またはストリップ線路
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
体レーザ装置。
(3) The gas laser device according to claim 1, wherein the microwave circuit is a coaxial line or a strip line.
(4)マイクロ波回路が表面波線路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装置。
(4) The gas laser device according to claim 1, wherein the microwave circuit is a surface wave line.
(5)マイクロ波回路の一部に凸部を設け、この凸部に
より発生する強電磁界部に上記プラズマを発生するレー
ザ気体を封入した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装置。
(5) A convex portion is provided in a part of the microwave circuit, and a laser gas that generates the plasma is sealed in a strong electromagnetic field generated by the convex portion.
The gas laser device described in Section 1.
JP1807187A 1987-01-26 1987-01-28 Gas laser device Expired - Fee Related JPH084165B2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1807187A JPH084165B2 (en) 1987-01-28 1987-01-28 Gas laser device
EP95108095A EP0674471B1 (en) 1987-01-26 1988-01-23 Laser Plasma apparatus
DE3855896T DE3855896T2 (en) 1987-01-26 1988-01-23 Plasma device
DE3856348T DE3856348T2 (en) 1987-01-26 1988-01-23 Laser plasma device
EP88101007A EP0280044B1 (en) 1987-01-26 1988-01-23 Plasma apparatus
US07/147,726 US4890294A (en) 1987-01-26 1988-01-25 Plasma apparatus
KR1019880000551A KR910002239B1 (en) 1987-01-26 1988-01-25 Laser system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1807187A JPH084165B2 (en) 1987-01-28 1987-01-28 Gas laser device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63186483A true JPS63186483A (en) 1988-08-02
JPH084165B2 JPH084165B2 (en) 1996-01-17

Family

ID=11961432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1807187A Expired - Fee Related JPH084165B2 (en) 1987-01-26 1987-01-28 Gas laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH084165B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03208384A (en) * 1990-01-10 1991-09-11 Mitsubishi Electric Corp Gas laser

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03208384A (en) * 1990-01-10 1991-09-11 Mitsubishi Electric Corp Gas laser

Also Published As

Publication number Publication date
JPH084165B2 (en) 1996-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6198762B1 (en) Supersonic and subsonic laser with RF discharge excitation
CA1198199A (en) Elongated chambers for use in combination with a transversely excited gas laser
US4481634A (en) RF Excited metal waveguide laser
US3602837A (en) Method and apparatus for exciting an ion laser at microwave frequencies
JP2002502548A (en) Ultrasonic and subsonic lasers with RF discharge excitation
JPH0832155A (en) Exciting apparatus for multiple channel laser
US4677637A (en) TE laser amplifier
JPS63186483A (en) Gas laser device
US4710941A (en) Perforated electrodes for efficient gas transfer in CW CO2 waveguide lasers
JPH09172214A (en) Rectangular emission gas laser
JPS63184299A (en) Plasma apparatus
JPH033380A (en) Gas laser device
JP2566584B2 (en) Gas laser device
JP2566583B2 (en) Carbon dioxide laser device
JPH02125481A (en) Gas laser device
JP2566585B2 (en) Optical waveguide type gas laser device
JP2531526B2 (en) Gas laser device
JPH07105537B2 (en) Plasma equipment
JPH0234980A (en) Gas laser device
JPH04307980A (en) Gas laser
JP2566586B2 (en) Gas laser device
JPH07335162A (en) Antenna for high frequency plasma source
JPH07105536B2 (en) Gas laser device
JPH07105535B2 (en) Gas laser device
JPH03218082A (en) Carbon dioxide gas laser device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees