JPS63228681A - 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
両電極間の放電に対して直交する方向にレーザ光が放出
されるガスレーザ発振装置として、ＴＥＡＣＯ，レーザ
やエキシマレーザがある。これらガスレーザ発振装置に
おいては、陰陽両電極間の放電を安定にするため、その
放電に先立って、予備電離がおこなわれるように構成さ
れている。

この従来の予備電離方式のガスレーザ発振装置の構成を
第４図に示す。このガスレーザ発振装置は、紫外光を利
用した予備電離方式のガスレーザ発振装置であって、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、レーザ管（１）の管軸方向を長手
方向として主放電電極を構成する陰陽両電極（２）、（
３）が相対向して設置され、それぞれ高電圧、大電流パ
ルスを発生する高圧電源部のアースがわおよび高圧がわ
に接続されている。なお、（４）はこの高圧電源部の主
コンデンサ−、（５）はスイッチである。また、上記陰
陽両電極（２）、（３）の両側方には、放電ギャップ（
６）を構成する相対向するピン電極（７）、（８）が主
放電電極の長手方向に複数個配設され、ピン電極（７）
は、上記ピン電極（７）　、　（８）間の放電波形を成
形するピーキングコンデンサー（９）を介して、上記高
圧電源部のアースがわに、また、ピン電極（８）は、高
圧電源部の高圧がわに接続されている。

このガスレーザ発振装置では、スイッチ（５）の開成に
より、主コンデンサ−（４）の充電されている充電エネ
ルギがピーキングコンデンサー（９）に充電され、相対
向するピン電極（７）、（８）間に放電を発生し、この
放電により発生する紫外光が陰陽両電極（２）　、　（
３）間のガスレーザ媒質を予備電離する。そして、この
予備電離が十分に進んだときに、上記主コンデンサ−（
９）の充電エネルギにより陰陽両電極（２）、（３）に
主放電を発生し、レーザを発振する。

しかし、このガスレーザ発振装置は、陰陽両電極（２）
、（３）の両側方のはなれた位置に予備電離源が配設さ
れているため、陰陽両電極（２）、（３）間を効果的に
予備電離することが困難である。また、効果的に予備電
離するためには１強力な大形の予備電離源にする必要が
あり、そのために、ガスレーザ媒質の循環が悪化して、
高繰返しのレーザ発振が困難になるなどの問題点がある
。

また、他の予備電離方式のガスレーザ発振装置として、
第５図に示すように、主放電電極を構成する一方の電極
、たとえば陰極（２）の陽極（３）との対向面上にプラ
ズマ電極（１１）を配設して、このプラズマ電極（１１
）の放電により、陰極（２）の陽極（３）との対向面を
プラズマで覆い１強力な予備電離をおこなうように構成
したものがある。

しかし、このガスレーザ発振装置では、陰陽両電極（２
）、（３）間に主放電を発生させる主放電回路（１２）
のほかに、プラズマ電極（１１）に放電を発生させる放
電回路（１３）が必要であり、その回路構成が複雑高価
になるばかりでなく、その動作、信頼性などにも問題が
ある。

なお、第５図において、（４）は陰陽両電極（２）。

（３）に主放電を発生させるための主コンデンサ−、（
５）はそのスイッチ、（１４）はプラズマ電極（１１）
に放電を発生させるためのコンデンサー、（１５）はそ
のスイッチである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように従来の予備電離方式のガスレーザ発振装置
は、紫外光により予備電離するものについては、主放電
電極の両側方のはなれた位置に予備電離電源が配設され
るため、主放電電極を構成する陰陽両電極間を効果的に
予備電離することが困難てあり、また、効果的に予備電
離するために、予備電離源を強力な大形のものにすると
、ガスレーザ媒質の循環が悪化し、特に高繰返しのレー
ザ発振が困難になるなどの問題点がある。

また、主放電電極の構成する一方の電極の対向面上にプ
ラズマ電極を配設して、強力な予備電離をおこなうよう
にしたものについては、主放電電極を構成する陰陽両電
極間に主放電を発生させるための主放電回路のほかに、
プラズマ電極に放電を発生させる放電回路が必要であり
、その回路構成が複雑高価になるばかりでなく、その動
作、信頼性なども問題になる。

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、ガスレーザ媒質の循環を悪化したり、回路構成
を複雑にしたりすることなく、主放電電極を構成する陰
陽両電極間を効果的に予備ｉ！離するガスレーザ発振装
置を構成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、このレーザ
管の管軸方向を長手方向として相対向する陰陽両電極か
らなる主放電電極が設置され、この主放電電極の陰陽両
電極間を予備電離して、上記陰陽両電極間に主放電を発
生させるガスレーザ発振装置において、上記主放電電極
を構成する陰陽両電極のうち、少くとも一方の電極を上
記長手方向と直交する幅方向に空間的に離間する複数部
分に分割し、この複数部分の少くとも一つを主放電電極
兼用の予備電極として用いるように構成した。

（作　用） 上記のように、主放電電極を構成する陰陽両電極のうち
、少くとも一方の電極を長手方向と直交する幅方向に複
数部分に分割し、その複数部分の少くとも一つを主放電
電極兼用の予備電離電極とすると、主放電電極の近くで
、しかも、格別の放電回路を必要とすることなく、主放
電電極を構成する陰陽両電極を効果的に予備電離するこ
とができる。

（実施例） 以下１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であるガスレーザ発振装置
の構成を、また、第２図にそれの等価回路を示すにのガ
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）を備え、その内がわに、このレーザ管（１）
の管軸方向を長手方向として陰陽両電極（２０）　、　
（２１）が相対向して設置されている。この陰陽両電極
（２０）　、　（２１）は、一方の陽極（２１）が１個
の電極で構成されているのに対し、陰極（２０）は、そ
の長手方向に互に空間的に離間して配列された複数個の
電極片（２２ａ）　、　（２２ｂ）・・・で構成され、
かつ、各電極片（２２ａ）　、　（２２ｂ）・・・は、
上記長手方向と直交する幅方向に空間的に離間した複数
個の部分、すなわち図示例では大小大きさの異なる二つ
の部分（２３ａ）　、　（２３ｂ）に分割されている。

しかも、この分割された二つの部分（２３ａ）　、　（
２３ｂ）は、陽極（２０）との対向面に近い位置で放電
を発生するように、陽極（２０）との対向面がわが後端
部がねより接近して配設されている。

しかして、上記陽極（２１）は、図示しない高圧電源部
のアースがわに、また、陰極（２０）の各電極片（２２
ａ）　、　（２２ｂ）・・・の幅方向に分割された一方
の形状の大きい部分（２３ａ）は、それぞれ上記高圧電
源の高圧がわに主コンデンサ−（４）を介して接続され
ている。また１分割された他方の小部分（２３ｂ）は、
それぞれピーキングコンデンサー（２４）を介して、高
圧電源部のアースがわに接続されている。さらに、上記
高圧電源部には、高圧電源により充電された主コンデン
サ−（４）の充電エネルギを陰陽両電極（２０）　、　
（２１）およびピーキングコンデンサー（２４）に供給
するためのスイッチ（５）が設けられている。

なお、このガスレーザ発振装置は、レーザ管（１）内に
、このレーザ管（１）内に封入されたガスレーザ媒質を
循環するための図示しないガスレーザ媒質循環装置およ
び循環するガスレーザ媒質を冷却するための冷却装置が
設けられる。

さて、上記のようにガスレーザ発振装置を構成すると、
スイッチ（５）の開成により、まず、主コンデンサ−（
４）に充電されている充電エネルギが各ピーキングコン
デンサー（２４）に充電され、陰極（２０）の各電極片
（２２ａ）　、　（２２ｂ）・・・の幅方向に分割され
た二つの部分（２３ａ）　、　（２３ｂ）の間、特に互
に接近して配設された陽極（２０）との対向面に近い位
置に集中して放電がおこり、この放電により発生する紫
外光により、陰陽両電極（２０）　、　（２１）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
十分に進み、一方、ピーキングコンデンサー（２４）の
両端の電位が主放電の破壊電圧を越えたときに、陰極（
２０）の各電極片（２２ａ）　、　（２２ｂ）　・＝　
の分割された一方の部分（２３ａ）と陽極（２１）との
間に主放電を発生し、レーザを発振する。

特にこの場合、回路定数を選定して、主コンデンサ−（
４）に充電されている充電エネルギのすべてがピーキン
グコンデンサー（２４）に移行する以前に、主放電を開
始するように構成すると、陰極（２０）の陽極（２１）
との対向面をプラズマで覆った状態にすることができ、
このプラズマにより陰陽両電極（２０）　、　（２１）
間を強力に予備電離して主放電を発生させることができ
る６ したがって、上記のようにガスレーザ発振装置を構成す
ると、従来、予備電離源が主放電電極の両側方にはなれ
て配設されたために、陰陽両電極間を効果的に予備電離
できなかった問題点を解消でき、また、特に高繰返しの
レーザ発振時に問題となるガスレーザ媒質の循環を悪化
することなく、陰陽両電極（２０）　、　（２１）間を
効果的に予備電離し。

レーザ発振の繰返しの少い場合は勿論、高繰返しの場合
でも、安定して高い出力が得られるガスレーザ発振装置
とすることができる。また、特に。

主放電電極の一方の電極上にプラズマを形成して予備電
離する場合も、従来のように、主放電回路以外にプラズ
マを発生させるための格別の放電回路を必要とせず１通
常の予備電離方式のガスレーザ発振装置の放電回路と同
様の回路でプラズマを容易に発生させることができる。

つぎに、他の実施例について述べる。

第３図は、主放電電極を構成する陰極（２０）を、長手
方向に空間的に離間して配列された複数個の電極片（２
２ａ）・・・で構成し、かつ各電極片（２２ａ）・・・
を幅方向中央部で空間的に離間する二つの部分（Ｚ３ａ
）　、　（２３ｂ）にほぼ等分割し、その各分割された
二つの部分（２３ａ）　、　（２３ｂ）の中間部に予備
電離電極（２６）を配設したものである。この予備ＳＳ
電極（２６）の先端は、分割された二つの部分（２３ａ
）、　（２３ｂ）の陽極（２１）との対向面とほぼ同一
面上にある。しかして、この例のガスレーザ発振装置で
は、陽極（２１）は、高圧電源部のアースがわに接続さ
れ、陰極（２１）の分割された二つの部分（２３ａ）　
、　（２３ｂ）は、それぞれピーキングコンデンサー（
２４）を介して。

上記高圧電源のアースがわに接続されている。そして、
予備電離電極（２６）が主コンデンサ−（４）を介して
高圧電源の高圧がわに接続されている。なお、（５）は
上記主コンデンサ−（４）に充電された充電エネルギを
陽極（２１）およびピーキングコンデンサー（２４）に
供給するためのスイッチである。

この構造のガスレーザ発振装置では、スイッチ（５）を
閉成すると、主コンデンサ−（４）の充電エネルギによ
りピーキングコンデンサー（２４）が充電され、陰極（
２０）の各電極片（２２ａ）・・・の分割された二つの
部分（２３ａ）　、　（２３ｂ）のそれぞれと予備電離
電極（２６）との間に放電がおこり、陰陽両電極（２０
）。

（２１）間を予備電離する。また、この構造で陰極（２
０）の分割された二つの部分（２３ａ）　、　（２３ｂ
）の陽極（２１）との対向面上にプラズマを形成するこ
とも可能であり、前記実施例と同様に、陰陽両電極（２
０）　。

（２１）間を効果的に予備電離し、安定して高い出力が
得られるガスレーザ発振装置とすることができる。

なお、前記実施例では、陰極を幅方向に複数部分に分割
して、その少くとも一つを主放電電極兼用の予備電離電
極としたが、この陰極のかわりに。

陽極を同様の構成に形成してもよく、また、陰陽両電極
を同様の構成に形成してもよい。

〔発明の効果〕

ガスレーザ媒質が封入されるレーザ管内に、その管軸方
向を長手方向として相対向する陰陽両電極からなる主放
電電極が設置され、この主放電電極の陰陽両電極間を予
備電離して、上記陰陽両電極間に主放電を発生させるガ
スレーザ発振装置において、上記主放電電極を構成する
陰陽両電極のうち、少くとも一方の電極を上記長手方向
と直交する幅方向に空間的に離間する複数部分に分割し
、その少くとも一つを主放電電極兼用の予備電離電極と
して用いるように構成すると、主放電電極の陰陽両電極
間を効果的に予備電離することができ、レーザ発振の繰
返しの少い場合は勿論、高繰返しのレーザ発振をおこな
っても、安定して高い出力が得られ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図ないし第３図はこの発明の実施例の図であり、第
１図は一実施例ガスレーザ発振装置の構成を示す図、第
２図はその等価回路図、第３図は他の実施例の構成を示
す等価回路図、第４図は従来の紫外光を利用した予備電
離方式のガスレーザ発振装置の構成を示す図、第５図は
同じくプラズマ放電を利用した予備電離方式のガスレー
ザ発振装置の等価回路図である。 （１）・・・レーザ管　　　　　（４）・・・主コンデ
ンサ−（５）・・・スイッチ　　　　　（２０）・・・
陰極（２１）−・陽極　　　　　　　（２２ａ）、（２
２ｂ）・・・電極片（２３ａ）　、　（２３ｂ）・・・
分割部分　（２４）・・・ピーキングコンデンサー（２
６）・・・予備電離電極

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内にこのレ
   ーザ管の管軸方向を長手方向として相対向する陰陽両電
   極からなる主放電電極が設置され、この主放電電極の陰
   陽両電極間を予備電離して上記陰陽両電極間に主放電を
   発生させるガスレーザ発振装置において、 上記主放電電極を構成する陰陽両電極のうち少くとも一
   方の電極を上記長手方向と直交する幅方向に空間的に離
   間する複数部分に分割し、この複数部分の少くとも一つ
   を主放電電極兼用の予備電離電極としたことを特徴とす
   るガスレーザ発振装置。
2. （２）主放電電極を構成する陰陽両電極のうち少くとも
   一方の電極は長手方向に配列された複数個の電極片から
   なり、この複数個の電極片のそれぞれが上記長手方向と
   直交する幅方向に分割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。
3. （３）主放電電極を構成する陰陽両電極のうち少くとも
   一方の電極に形成される主放電電極兼用の予備電離電極
   は上記主放電電極を構成する他方の電極との対向面に近
   接した位置で予備電離のための放電を発生して上記対向
   面上にプラズマを生成するように構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のガ
   スレーザ発振装置。