JPS63228680A - ガスレ−ザ発振装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、ガスレーザ発振装置に係り、特に予備電離
方式のガスレーザ発振装置に関する。

（従来の技術） 大気圧以上のガス圧でガスレーザ媒質が封入され、陰陽
両極間の放電に対して直交する方向にレーザ光が放出さ
れるＴＥＡ　Ｃｏ□レーザやエキシマレーザなどのガス
レーザ発振装置においては、陰陽両極間の放電を安定に
するために、その放電に先立って予備放電がおこなわれ
るように構成されている。従来よりこの予備放電には、
紫外線を利用した紫外線予備電離方式と、コロナ放電を
利用したコロナ予備電離方式とがある。

第７図はその従来の紫外線予備電離方式によるガスレー
ザ発振装置の構成を示したものである。

このガスレーザ発振装置は、ガスレーザ媒質が封入され
る気密構造のレーザ管（１）を備え、その内がわに固定
された一対の支持板（２）　、　（３）の一方に陽極（
４）が、また他方にこの陽極（４）に対向して陰極（５
）が取付けられ、それぞれ高電圧、大電流パルスを発生
する高圧電源（６）のアースがねおよび高圧がわに接続
されている。また、上記支持板（２）には、陽極（４）
に隣接してその両側方にピン電極（７）が、また、支持
板（３）には、陰極（５）に隣接してその両側方に、ピ
ン電極（７）と対向しかつ放電波形を成形するピーキン
グコンデンサー（８）を介してピン電極（９）が取付け
られている。さらに、上記レーザ管（１）内には、この
レーザ管（１）内に封入されたガスレーザ媒質を陰陽両
極（４）、（５）間の放電と直交する方向に循環させる
ガスレーザ媒質循環装置のファン（１０）および循環す
るガスレーザ媒質を冷却するための熱交換器（１１）が
配設されている。

このガスレーザ発振装置は、高圧電源（６）から供給さ
れる電圧によりピーキングコンデンサー（８）が充電さ
れると、ピン電極（７）、（９）間に放電がおこり、こ
の放電により発生する紫外線が陰陽両極（３）、（４）
間のガスレーザ媒質を予備電離する。そして、この予備
電離が十分にすすんだときに、陰陽両極（３）、（４）
間に主放電が発生してレーザを発振する。

しかし、このガスレーザ発振装置で高繰返しのレーザ発
振をおこなうと、第３図に曲線（Ａ）で示すように、比
較的低い繰返し数で出力の低下をおこす。これは、循環
するガスレーザ媒質の上流がわのピン電極（７）、（９
）（第７図の右がわのピン電ｔｒｌｉ）間の放電により
発生したイオンや放電生成物が陰陽両極（４）、　（５
）間に流れこみ、この陰陽両極（４）。

（５）間の放電を不安定にしてアーク放電に移行させる
ためである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、従来の紫外線を利用した予備電離方式の
ガスレーザ発振装置は、主放電を生成する陰陽両極の側
方にピン電極が配設されているため、循環するガスレー
ザ媒質の上流がわのピン電極間の放電により生成したイ
オンや放電生成物が陰陽両極間に流れこみ、この陰陽両
極間の放電を不安定にしてアーク放電に移行させ、出力
を低下させるという問題点がある。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であり、高繰返しレーザ発振をおこなっても、安定に動
作する予備電離方式のガスレーザ発振装置にすることを
目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） ガスレーザ媒質が封入されるレーザ管内に、陽極および
この陽極に対向して陰極が設置され、かつ上記レーザ管
内に封入されたガスレーザ媒質を予備電離させるための
ピン電極を有し、上記レーザ管内に封入されたガスレー
ザ媒質を循環させるガスレーザ発振装置において、上記
相対向する陽極および陰極のうち、少くとも一方の電極
に、他方の電極との対向面に開口する穴を設けるととも
に、この開口を覆う透孔板を取付け、上記穴内にこの一
方の電極と絶縁かつ上記透孔板と一定間隔離間してピン
電極を配設した。

（作　用） 上記のように、相対向する陽極および陰極のうち、少く
とも一方の電極に、他方の電極との対向面に開口する穴
を設けて、その開口を透孔板で覆い、この穴内に一方の
電極と絶縁しかつ透孔板と一定間隔離間してピン電極を
配設すると、ピン電極とこのピン電極の配設された電極
との間に放電を発生させて、ガスレーザ媒質を予備電極
しても、この放電により生成するイオンや放電生成物が
陰陽両極間に流れこむことは少く、高繰返しのレーザ発
振をおこなっても、安定に動作するガスレーザ発振装置
とすることができる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第１図にこの発明の一実施例ガスレーザ発振装置の構成
を示す、このガスレーザ発振装置は、ガスレーザ媒質が
封入されるレーザ管（１）の内がわに一対の支持板（２
０）　、　（２１）が固定され、その一方の支持板（２
０）にかまぼこ状の陽極（２２）が取付けられ、高電圧
、大電流パルスを発生する高圧電源（６）の高圧がわに
接続されている。また、他方の支持板（２１）にこの陽
ｔ’！　（２２）と対向して、後述する構造形状の陰極
（２３）が取付けられ、上記陽極（２２）にピーキング
コンデンサー（２４）を介して接続されている。この陰
陽両極（２２）　、　（２３）は、互い平行に設置され
、かつ、この例のガスレーザ発振装置では、特に陰極（
２３）が陽極（２２）の下方に位置するように配設され
ている。

しかして、この陰極（２３）およびこの陰極（２３）を
支持する支持板（２１）の中央部には、第２図に示すよ
うに、かまぼこ状の陰極（２３）の長手方向に沿って、
一定間隔で陽極（２２）との対向面に開口する複数個の
貫通孔（２６）が形成され、その陽極（２２）との対向
面の開口が、その対向面に取付けられたパンチングプレ
ートなどからなる透孔板（２７）により覆われている。

この透孔板（２７）は、上記貫通孔（２６）の陽極（２
２）との対向面の開口面積に対して、約４０％程度の開
口面積をもつ貫通孔（２８）を形成したものであり、貫
通孔（２６）に対して貫通孔（２８）がほぼ同軸になる
ように取付けられている。そして、この貫通孔（２６）
の中央部にピン電極（２９）が絶縁部材（３０）により
陰極（２３）および支持板（２１）と絶縁され、かつ透
孔板（２７）と一定間隔離間して配設されている。そし
て、このピン電極（２９）は、バラストコイル（３１）
を介して高圧電源（６）のアースがわに接続されている
。

さらに、上記レーザ管（１）内には、このレーザ管（１
）内に封入されたガスレーザ媒質を陰陽両極（２２）　
、　（２３）間に発生する放電と直交する方向に循環す
るガスレーザ媒質のファン（ｌＯ）およびこの循環する
ガスレーザ媒質を冷却するための冷却器（１１）が配設
されている。

このように構成されたガスレーザ発振装置では、まず高
圧電源（６）から供給される電圧により陰極（２３）と
ピン電極（２９）との間に電位差ができ、それにより、
この陰極（２３）とピン電極（２９）との間に放電がお
こる。そして、この放電により陰極（２３）付近に多数
の電子が発生する。また、上記放電により発生した紫外
線が透孔板（２７）の貫通孔（２８）を通って陰陽両極
（２２）　、　（２３）間で電子を生成し、さらに、こ
の紫外線が陽極（２２）に入射してこの陽極（２２）か
らも電子を発生させる。かくして、陰陽両極（２２）　
、　（２３）間に多数の電子が供給されて高効率の予備
電離がおこなわれる。しかして、この予備電離がすすみ
、一方、ピーキングコンデンサー（２４）が一定の電位
に充電されたとき、この陰陽両極（２２）　、　（２３
）に主放電がおこり、レーザを発振する。

ところで、この実施例のガスレーザ発振装置のように、
陽極（２２）に対向してその下方に陰極（２３）を設置
し、この下方の陰極（２３）に、陽極（２２）との対向
面に開口する貫通孔（２６）を設けるとともに。

その開口を覆う透孔板（２７）を取付けて、貫通孔（２
６）の開口面積を規制し、この貫通孔（２６）内に、陰
極（２３）と絶縁しかつ透孔板（２８）と一定間隔離間
してピン電極（２９）を配設すると、貫通孔（２６）内
が循環するガスレーザ媒質から影響を受けにくくするこ
とができ、それにより、陰極（２３）とピン電極（２９
）との放電により生成するイオンや放電生成物によって
、陰陽両極（２２）　、　（２３）の主放電が不安定に
なることがなくなり、第３図に曲線（Ｂ）で示すように
、高繰返しのレーザ発振をおこなっても、安定に動作す
るガスレーザ発振装置とすることができる。また、この
ガスレーザ発振装置は、陰極（２３）とピン電極（２９
）の放電により発生する電子、およびこの放電により発
生する紫外線により生成される電子を有効に陰陽両極（
２２）　、　（２３）間に供給して、高効率の予備電離
がおこなわれるため、この点からも安定に動作するガス
レーザ発振装置とすることができる。

つぎに、他の実施例について述べる。

上記実施例では、ピン電極を陰極の長手方向に沿って一
列に配置したが、第４図に示す例では、陰極（２３）の
貫通孔（２６）内に、陰極（２３）の長手方向と直交す
る方向にピン電極（２９）を２本並列し、この２本のピ
ン電極（２９）を−組として、陰極（２３）の長手方向
に一定間隔で複数個配設したものである。

なお、この図示例の透孔板（２７）は、上記２本−組の
ピン電極（２９）のそれぞれに対応して、２個の貫通孔
（２８）が設けられているが、この貫通孔（２８）は１
個でもよい。

このようにピン電極（２９）を配列すると、上記実施例
より広範囲の予備電離が可能となり、陰陽両極（２２）
　、　（２３）間の主放電の広がりを大きくし、より大
きな断面積をもつレーザビームを発振させることができ
る。

なお、この実施例において、ピン電極を３本以上並列す
ることは任意である。

なお、上記各実施例では、陰極がわにピン電極を配設し
たが、この陰極のかわりに、陽極をこの陰極と同様の構
造に形成してピン電極を配設してもよい。

また第５図は、陰陽両極（２２）　、　（２３）を同一
構造に形成して、それぞれに形成された貫通孔（２６ａ
）。

（２６ｂ）の開口を透孔板（２７ａ）　、　（２７ｂ）
で覆い、その貫通孔（２６ａ）　、　（２６ｂ）内にそ
れぞれピン電極（２９ａ）。

（２９ｂ）を配設したものである。

このようにすると、一方の電極にピン電極（２９）を配
設した場合より予備電離の効率を向上することができ、
陰陽両極（２２）　、　（２３）間の主放電を安定にし
て、レーザの発振出力を上昇させることができる。

また、上記各実施例では、電極の長手方向に沿って複数
個の貫通孔を形成したが、第６図に示すように、この貫
通孔（２６）は、電極の長手方向に沿って形成された１
個の孔であってもよい。

また、上記実施例では、電極に貫通孔を形成したが、こ
の貫通孔のかわりに、対向□面に開口する凹孔としても
よい。

〔発明の効果〕

レーザ管内に陽極およびこの陽極に対向して陰極が設置
され、かつ、レーザ管内に封入されたガスレーザ媒質を
予備電離するためのピン電極を有するガスレーザ発振装
置において、相対向する陽極および陰極のうち、少くと
も一方の電極に、他方の電極との対向面に開口する孔を
設けて、その開口を透孔板で覆い、この孔内に一方の電
極と絶縁しかつ透孔板と一定間隔離間してピン電極を配
設すると、このピン電極と一方の電極との間に放電を発
生させて、ガスレーザ媒質を予備電離しても、この放電
により生成するイオンや放電生成物が陰陽両極間に放出
されることは少く、高繰返しのレーザ発振をおこなって
も、安定に動作するガスレーザ発振装置とすることがで
きる。また、このガスレーザ発振装置は、上記ピン電極
と一方の電極との間の放電により発生する電子、および
この放電により発生する紫外線により生成される電子を
有効に陰陽両極間に供給して、高効率の予備電離かえら
れるため、この点からも安定に動作するガスレーザ発振
装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例ガスレーザ発振装置の構成
を示す図、第２図はその要部構成を示す一部切欠斜視図
、第３図はレーザ発振の繰返し数と出力との関係を従来
のガスレーザ発振装置と比較して示す図、第４図および
第５図はそれぞれ異なる他の実施例の要部構成を示す図
、第６図は電極に形成される貫通孔の異なる形状を示す
図、第７図は従来のガスレーザ発振装置の構成を示す図
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスレーザ媒質が封入されるレーザ管と、このレ
   ーザ管内に設置された陽極と、この陽極に対向して上記
   レーザ管内に設置された陰極と、上記陽極と上記陰極と
   の間に挿入されたピーキングコンデンサーと、上記レー
   ザ管内に封入されたガスレーザ媒質を予備電離させるた
   めのピン電極と、上記レーザ管内に封入されたガスレー
   ザ媒質を循環させるガスレーザ媒質循環装置とを具備し
   、上記相対向する陽極および陰極のうち少くとも一方の
   電極に他方の電極との対向面に開口する穴を設けるとと
   もに上記開口を覆う透孔板を取付け、上記穴内にこの一
   方の電極と絶縁かつ上記透孔板と一定間隔離間して上記
   ピン電極を配設したことを特徴とするガスレーザ発振装
   置。
2. （２）相対向する陽極および陰極のうちいづれか一方の
   電極にピン電極を配設し、この一方の電極を他方の電極
   の下部がわに設置したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のガスレーザ発振装置。
3. （３）ピン電極は電極の長手方向と直交する方向に複数
   個並列され、この並列されたピン電極が上記電極の長手
   方向に一定間隔で複数個配設されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ発振装置。