JPS63228685A

JPS63228685A - 放電励起レ−ザ装置

Info

Publication number: JPS63228685A
Application number: JP6289987A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sato; 行雄佐藤; Mitsuo Inoue; 満夫井上; Hitoshi Wakata; 若田　仁志; Tadahito Kimura; 唯人木村; Takeo Haruta; 春田　健雄; Haruhiko Nagai; 治彦永井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1987-03-17
Publication date: 1988-09-22
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPH0636448B2

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】［産業上の利用分野］この発明は放電励起レーザ装置、とくに主放電の安定化
に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えば雑誌（Ｏｐｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｌａｓｅ
ｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐ１２６．　Ｊｕｎｅ　１９
７２　）　＋ｃ示された従来の横方向放電励起型レーザ
装置を示す断面構成図であり、特にエキシマレーザ（例
えばＡｒＦ、ＫｒＦ−ＸｅＦ、ＸｅＣ１）、窒素レーザ
ーＴＥＡＣＯｚ　Ｌ／−ザ等で良く使われる装置の一例
を示す。

図において−（１）はレーザガスを封入するレーザ筐体
、（２）は第１の主電極−（３）は複数個の開孔部を有
する第２の主電極、（４）は前記＠２の主電極（３）の
背面で、前記第１の主電極（２）の反対側に配設された
平板誘電体、（５）は前記第２の主電極（３）と対向し
。

かつ前記平板誘電体（４）を介在させて配設された補助
電極、（６）は主放電を起こすエネルギーを供給するピ
ーキングコンデンサー、（７）はピーキングコンデンサ
ー（６）をパルス充電する主放電用パルス充電回路、（
８）は主放電によってレーザが励起される放電励起部、
（９）は主放電に先立って、主放電を均一に起こすため
の種電子を供給する予備電離放電、０ＩＩＩはレーザ発
振光軸、（社）は第２の主電極（３）と補助電極（５）
の間で平板誘電体（４）を介在することなしに起こる絶
縁破壊放電である。

次に動作について説明する。レーザ筐体（１）の中には
レーザガスが封入されており、パルス充電回路（７）が
ピーキングコンデンサー（６）をパルス充電すると、そ
の際、ピーキングコンデンサー（６）に印加された充電
電圧が、平板誘電体（４）を介して第２の主電極（３）
と補助電極（５）の間に印加され、第２の主電極（３）
が有する複数の開孔部において予備電離放電（９）が発
生する。この予備電離放電（９）は平板誘電体（４）を
介したパルス放電であるため、誘電体のバラスト効果に
より、均一に行なわれ一第２の主電極（３）の近傍に均
一に種電子が供給される。同時に、予備電離放電（９）
から発生する紫外光により一放電励起部（８）全域に亘
り、レーザガスか弱電離状態となる。ピーキングコンデ
ンサー（６）の充電により一第１の主電極（２）と第２
の主電極（３）との間の電圧がその放電開始電圧に達す
ると、ピーキングコンデンサー（６）に蓄えられた電荷
は一気に第１の主電極（２）、第２の主電極（３）間に
流れ、放電励起部（８）にパルス放電が形成される。こ
れは、あらかじめ放電励起部（８）が予備電離放電（９
）により均一に弱電離状態とされているため一均一な放
電となる。この放電でレーザガス中のレーザ媒質か励起
され、誘導放出によって、光軸αＣの方向にレーザビー
ムが出射する。

さて、ここで示した予備電離放電（９）は、ピーキング
コンデンサー（６）に蓄えられるエネルギーに対して、
通常１％以下のエネルギーか消費されるだけなので、ス
パーク放電等を用いるいわゆる一般の紫外予備電離方式
に比べ、レーザガスの汚れか少なく、ガス寿命が長（な
る。また、予備電離放電（９）が起こる領域を制御する
ことにより、任意の放電幅が得られる。さらに、予備電
離放電（９）を発生させるための構成が複数の開孔部を
有する第２の主電極（３）、誘電体（４）、補助電極（
５）の３点から成り、構成が簡単であるという特長を有
する。なお。

誘電体（４）は所定の抵抗値を有する抵抗体であっても
よい。

〔発明か解決しようとする問題点〕

従来の放電励起レーザ装置は以上のように構成されてい
るので第２の主電極と補助電極（５）の間で平板誘電体
（４）を介さずに直接絶縁破壊放電αＶか生ずる場合が
あり、この絶縁破壊放電（社）を押えることが重要とな
る。絶縁破壊放電１υが起こると、予備電離のためのエ
ネルギーがここで消費され、予備電離放＊　（９）が起
こらなくなる。その結果放電励起部（８）において均一
な主放電が得られず、レーザ発振が得られなくなる。

絶縁破壊放電Ｉを押さえる一つの有効な手段として、誘
電体の形状を管状とし、補助電極（５）を管状誘電体の
内部に設置することが考えられる。

−例を第３図に示す。図においてα２は長方形断面の管
状誘電体である。

平板誘電体（４）を長方形断面の管状誘電体＠とし−そ
の壁面のある一面を介在する形で第２の主電極（３）と
補助電極（５）を対向させて設置する。この場合、管状
誘電体が絶縁壁となり、第２の主電極（３）と補助電極
（５）の間の絶縁破壊放電は押さえられる。

しかしながら−長方形断面の管状誘電体（２）を用いた
場合、１つの問題点がある。即ち誘電体の材料としては
石英、パイレックスガラス、アルミナ。

二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリ
ウム、ベリリア等が適しているが、これらの材料を用い
て、精度よく光軸αＣ方向に長い一長方形断面の管状誘
電体ｔｌａを製作することは困難であり、また製作でき
たとしても非常に高価なものとなり、製品として実現す
ることは難しい。

そこで現実的な構造として第４図に示すようなものが考
える。第４図において、αＪは円形断面の管状誘電体で
ある。円形断面の管状誘電体（１３１は製作が比較的容
易で、汎用品として入手しやすいという特長を有する。

しかしながら円形断面の管状誘電体Ｑ３＋では円形断面
の１点でしか第２の主電極（３）に接することができず
、第２の主電極（３）の中心部に集中して予備電離放電
（９）が起こる。この場合主放電も、第１、及び第２の
主電極（２）、（３）の中心部に集中し、効率的なレー
ザ出力が得られなくなるとともに、放電幅の制御性（出
力ビーム幅の制御性）という利点もなくなる。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、絶縁破壊放電を防ぎ、その出力が常に安定で
効率的であり、なおかつ出力ビーム幅において制御性の
ある放電励起レーザ装置を容易に得ることを目的として
いる。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る放電励起レーザ装置は、予備電離のため
の誘電体又は抵抗体として円筒状の管を用い、かつその
外側面の一部に平面部を設け、上記平面部が第２の主電
極と接すると共に、管内に補助電極か設置されるように
構成されたものである。

〔作用〕

この発明における放電励起レーザ装置は一誘電体又は抵
抗体として汎用的な円筒状の管を用い、第２の主電極と
補助電極との間の絶縁破壊放電を防止し、常に安定した
予備電離放電、ひいては均一な主放電を得る。また、そ
の外側面の一部に平面部を設け、この平面部が第２の主
電極と接するように設置されているので、出力か効率的
であり−また平面部の幅を調整することにより出力ビー
ム幅を制御することができる。

〔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
図はこの発明の一実施例による放電励起レーザ装置を示
す断面構成図であり、図において、α４はその外側面の
一部に平面部α９を有する円筒状の管よりなる誘電体で
あり、平面部α９が第２の主電極（３）と接し、管内に
は補助電極（５）か設置されている。

上記のような構成のレーザ装置の動作は先に示した従来
例と同様である。しかしながら、補助電極（５）を円筒
状の管よりなる誘電体α４の内部に設置することにより
、補助電極（５）と第２の主電極（３）の間の絶縁破壊
放電は完全に防止することができる。

この結果書に安定した予備放電（９）か得られ、均一な
主放電が得られるようになる。これにより、安定したレ
ーザ出力が常に得られることになり、装置の信頼性が向
上する。

また、誘電体０滲はその外側面の一部に平面部αＳを有
し、第２の主電極（３）は平面部０９上に設置されてお
り、補助電極（５）は誘電体Ｉを介在する形で、第２の
主電極（３）と対向して設置されているので、誘電体の
管径と平面部α９の幅を調整することにより、予備電離
放電（９）が生ずる幅を制御できる。これにより、主放
電が電極の中心部に集中することなく、任意の幅のレー
ザビームが効率的に得られる。

この発明の実施例では、誘電体Ｉの平面部四における肉
厚は、中心部に比べて端部でわずかに厚くなるため、等
測的なコンデンサー容量の変化により、端部になる程少
しづつ予備型離放＊　ｔ９＋の強度が弱くなる。このこ
とは主放電の強度分布にも反映されるが、主放電電界の
分布と一致する方向にあり、むしろ主放電の安定性が向
上することが判明している。

また、誘電体０勾は、汎用品として入手がしやすく、ま
た製作も容易な円筒状の管を用い、長さ方向に向かって
外壁面を平面加工すればよく−極めて製作が容易で安価
なものとなる。

誘電体の材料は従来と同様、例えば石英、パイレックス
ガラス、アルミナ、二酸化チタン−チタン酸ストロンチ
ウム、チタン酸バリウム、ベリリア等が用いられる。

なお、上記実施例では円筒状の管は誘電体であったが、
所定の抵抗値をもつ一同一形状の抵抗体におきかえても
よい。材料としては例えばグラファイト、ＳｉＣ等が用
いられる。この場合抵抗のバラスト効果により均一な予
備型離放！　（９１か得られる。抵抗体を用いた場合、
抵抗体における熱損失が問題となるが、反面抵抗率を大
きく変化することができるため、誘電体材料に比べ予備
電離放電（９）へのエネルギーが大きく変化でき、最適
化できる利点がある。

また、上記実施例では第１の主電極（２）と第２の主電
極（３）との間にパルス電圧が印加される例について示
したが一交流電圧が印加されてもよく、上記実施例と同
様の効果が得られる。

また、予備電離放電（９）の生成に伴なう加熱により、
誘電体、もしくは抵抗体が加熱される時には、その内部
に純水、もしくは絶縁油等の冷媒を流し、管を冷却する
。

〔発明の効果〕

以上のように−この発明によれば、予備電離のための誘
電体又は抵抗体として円筒状の管を用い、かつその外側
面の一部に平面部を設け、上記平面部が第２の主電極と
接すると共に、管内に補助電極を設置したので−レーザ
出力が安定し、装置の信頼性が向上すると共に、任意の
幅のレーザビームが得られ、効率的なレーザ出力が得ら
れる装置が容易に製作できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による放電励起レーザ装置
を示す断面構成図−並びに第２図ないし第４図は各々従
来の放電励起レーザ装置を示す断面構成図である。（２）・・・第１の主電極−（３）・・・第２の主電極
、（５）・・・補助電極、（８）・・・放電励起部、（
９）・・・予備電離放電、Ｉ・・・誘電体、α９・・・
平面部なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザガスを挾んで相対向して配設された第１の
主電極と、複数個の開孔部を有する第２の主電極、及び
第１の主電極と反対側の第２の主電極面に誘電体又は抵
抗体を介して配設された補助電極からなる放電部を備え
た放電励起レーザ装置において、上記誘電体又は上記抵
抗体は、その外側面の一部に平面部を有し、上記平面部
が第２の主電極と接する円筒状の管であり、上記補助電
極が上記管内に設置されていることを特徴とする放電励
起レーザ装置。
（２）誘電体は、石英、パイレックスガラス、アルミナ
、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バ
リウム、ベリリアのいずれかである特許請求の範囲第１
項記載の放電励起レーザ装置。
（３）誘電体の内部に水又は絶縁油よりなる冷媒を流す
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の放電励起レーザ
装置。
（４）抵抗体はグラファイト又はＳｉＣのいずれかであ
る特許請求の範囲第１項記載の放電励起レーザ装置。