JPS63228689A - 放電励起レ−ザ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は放電励起レーザ装置、とくにその放電回路に
関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は１例えば「レーザ研究Ｊ１８．８１４（１９８
５）　（宮崎能〕に示された従来の放電励起短パルスレ
ーザ装置を示す回路構成図であり１図において、（１）
は主放電のためのエネルギを蓄積する励起用コンデンサ
、（２）はピーキングコンデンサ、（３）は充電用のイ
ンダクタンス、（４）は１ことえばサイラクトン（熱陰
極ガス入り放電管〕などからなる放電スタート用のスイ
ッチング素子（以下、高電圧スイッチと記す）　、（５
）はレーザ媒質内に配設された第１の主電極、（６）は
この＠１の主電極（５）と所定間隔をあけて対向する第
２の主電極、（７）は両生電極（５）　、　（６）間で
発生した主放電、（８）はピーキングコンデンサ（２）
に直列接続された予備電離用の放電ギャップ、（９）は
この放電ギャップ（８）において発生した紫外線である
。

従来のこの種放電励起短バｙスレーザ装置は上記のよう
に構成されているので、まず、励起用コンデンサ（１）
に充電用のインダクタンス（３）を通してａｇ圧の充電
を行ったあと、高電圧スイッチ（４）を「ＯＮ」操作す
ると、励起用コンデンサ（１］、ピーキングコンデンサ
（２）および高電圧スイッチ（４）からなる回路が形成
され、早い速度でピーキングコンデンサ（２）のパルス
充電が行われる。そして、このピーキングコンデンサ（
２）は、第１と第２の主電極（５）。

（６）と並列に接続されているｔこめ、ピーキングコン
デンサ（２）の充電が進行して第１と第２の主電極（５
）。

（６）間の電位差が大きくなってくると、レーザ媒質は
絶縁破壊して主放電（７）が発生するわけであるが、こ
のような回路は一般に「容量移行型回路」と呼ばれ、従
来周知のｌ’−ＬＣ反転型回路」とともに短パルスレー
ザ装置として広（用いられている。

しかしながら、通常の「ＴＥＡＣＯｚレーザ」や、エキ
シマレーザ（Ｅｘｃｉｍｅｒ　Ｌａ５ｅｒ）等の短パル
スレーザ装置においては、その動作圧力が数気圧の高圧
であるため上述した放電が収束し易く、レーザ出力の低
下を招きがちである。このため、これに対処する手段と
して空間的に均一な主放電を発生させるために、予め主
放電が発生する領域に均一に電子による放電の種をばら
撒くための予備！離を行う方法が用いられている。上述
しに従来の装置においては、ピーキングコンデンサ（２
）と直列に放電ギャップ（８）を挿入しこの放電ギャッ
プ（８）において発生した紫外線（９）によって予備電
離を行うよう艮なされている。

また＠５図は例えば雑誌（Ａｐｐｌ　、　Ｐｈｙｓ、　
Ｌｅｔｔ　。

４８、１５７４　（１９８６）、　Ｃ，Ｈ，Ｆｉｓｈｅ
ｒ、ｅｔ　ａｇ）に記載された従来の放電励起レーザ装
置を示す回路構成図であり、第１及び第２の主電極にイ
ンダクタンスμｓを介して励起用コンデンサ（１）が設
けられた励起用回路とは別に、過電圧発生用コンデンサ
Ｏη、過電圧発生用ピーキングコンデンサＱ２９％高電
圧スイッチ（４）から成る過電圧発生回路（放！開始用
回路）と、さらにＸ線もしくはレーザ光発生用コンデン
サα９．第２の高電圧スイッチ■、Ｘ線もしくはレーザ
光発生源（財）から成る予備電離用回路を独立して備え
たものである。これはトリガ制御回路＠により任意の時
間に２つの高電圧スイッチ（４）　、　Ｃ４を作動させ
、主電極間にレーザガス絶縁破壊のための過電圧印加と
Ｘ線もしくはレーザ光峙による予備電離を別々の回路に
より行ない、放電を開始させるようになされている。

〔発明が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
るため、第４図に示すものではレーザ媒質を絶縁破壊さ
せて主放電を開始させるに十分な過電圧を急速に主電極
間に印加すると同時に、励起を行うためのエネルギーも
ピーキングコンデンサに蓄積する必要があるため、高電
圧スイッチを流れる電流は非常に大きな値となり、スイ
ッチは大容量のものを使用しなければならず、寿命の点
でも著るしく短（なる。

また、第５図に示すような、励起用回路とは別に過電圧
発生回路を有Ｉ）た装置においては、空間的に均一な主
放電を発生させるため、予備電離源として外部にＸ線発
生装置や別のレーザ装置を設ける必要があり、装置が複
雑となること、過電圧印加と予備電離の時間的同期が困
難であること。

及びスイッチが２ついること等の問題点があった。

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、高電圧スイッチの負荷の軽減、長寿命化、高
信頼化を行なうと同時に、構成が簡単な放電励起レーザ
装置ａを得ることを目的とする。

〔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、主放電のための
放電励起手段を、レーザガスの励起用電力を第１及び第
２の主電極間に供給する励起用回路と、この励起用回路
と独立して設けられ、均一な放電を開始するための高電
圧を第１及び第２の主電極間に印加する放電開始用回路
とで構成し、予備電離手段が上記放電開始用回路中に組
み込まれるようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、放電開始用回路により一つの高電
圧スイッチでレーザガス−こ均一なグロー放電を開始さ
せることができ、かつ上記高電圧スイッチへの負荷は、
予備電離に必要なエネルギーとレーザガスが絶縁破壊す
るまでの時間、主電極間への過電圧を維持するに必要な
エネルギーのみで良＜、高電圧スイッチの負荷が軽減さ
れ、スイッチの長寿命化、高信頼化が達成できると同時
に。

レーザ装置の構造を簡単なものにできる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例による放電励起短バｙスレ
ーザ装置を示す回路構成図であるが、上述した従来のも
の（第４図、第５図）と同一符号は同一構成部材につき
その説明を省略する。図においてαＱは均一な放電を開
始するための高電圧を。

主電極（５）　（６）間に印加する放電開始用回路であ
り。

第１コンデンサ（ロ）と過電圧維持のＴこめの第２コン
デンサ＠および予ｍｗｍ用ギャップ（８）、高電圧スイ
ッチ（４）、第１コンデンサα１を充電するためのイン
ダクタンス（３）より構成される。

第２図（３）、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は各々この発明の
一実施による放電励起レーザ装置の電圧、電流波形を示
す波形図であり、第２図（８）は主電極（５）　、　（
６）間に印加される電圧波形、第２図＠）は予備電離用
ギャップ（８）に流れる電流波形、第２図０は励起用コ
ンデンサ（１）Ｉこより主電極（５）　、　（６）　ｌ
ζ流れる電流波形である。

次に上記実施例の作用を説明する。励起用コンデンサ（
υは主′ｆＩｔ極間のレーザガスを絶縁破壊しない程度
に低い電圧【こあらかじめ充電され、第１コンデンサ（
ロ）は、十分絶縁破壊に至らしめる高電圧で充電されて
いる。そこで、高電圧スイッチ（４）が「ＯＮ」される
と、第１コンデンサ東に印加されていた電圧が予備電離
用ギャップ（８）に印加され、予備電離用ギャップ（８
）は絶縁破壊し、紫外線を発生させることにより、主電
極間（５１、（６）のレーザガスの予備電離を行なう。

同時に第１コンデンサ四の電荷は第２コンデンサ四に移
行されるが、第１コンデンサａη、高電圧スイッチ、予
備電離用ギャップ（８）及び第２コンデンサ四から成る
回路の時定数を第１コンデンサａ刀、高電圧スイッチ（
４）、励起用コンデンサ（１）およびインダクタンス時
より成る回路の時定数より十分速くしておけば、第１コ
ンデンサ０υに蓄えられた電荷の大部分は第２コンデン
サ四に移行し、放電開始用回路αＯの時定数程度の時間
、主電極間＜５＞　、　＜６）に印加される高電圧パル
スは絶縁破壊に十分な過電圧となる。このため、予備電
離用ギャップ（８）による予備電離と相まって主電極間
（５）　、　（６）には均一なグロー状族ｉ！　（７）
が発生する。この放電の開始により励起用コンデンサ（
１）。

インダクタンス側及び主電極（５）　（６）で放電励起
回路が形成され、励起用コンデンサ（１］に蓄えられた
エネルギーによりレーザガスは励起され、レーザ光が放
出される。すなわち、上記実施例によれば、高電圧スイ
ッチは１つでよく、かつ高電圧スイッチ（４）の負荷は
、第２図（８）ＣＢ）における電圧と電流の積（以下、
例えば■と［Ｆ］）の積と記す。）程度のエネルギーで
良く、従来の装置におけるエネルギー、即ち＾とβ）、
囚と（Ｑの積の和のエネルギーに比較して飛躍的な負荷
の低減が簡単な装置構成により得られる。一般的な装置
では、この発明により高電圧スイッチ（４）の負荷を１
／２０程度に軽減することができ、高電圧スイッチの長
寿命化、高信頼化と装置構成の簡単化が同時に実現でき
る。

なお、上記実施例では電荷の移行経路中にギャップ（８
）を設け、このギャップ（８）に生じる放電により紫外
線予備電離を行う場合について示したが、第３図に示す
ような沿面予備電離方式やコロナ予備１！離方式により
、少ないエネルギーで均一な予備電離を行なうことので
きる予備電離方式に応用すれば、さらに効果が期待でき
る。

第３図においてα尋は第２の主電極であり複数の開孔部
を有する開孔電極である。田は第１の主電極（５）と反
対側の第２の主電極面に配設された誘電体、ａ・は誘電
体（至）をはさんで第２の主電極に対向配置される補助
電極であり、開孔部蚤ζ生じる沿面放電により予備電離
が行なわれる。

さらに、励起用回路として比較的長時間にわたり効率良
く励起できるバｙス整型回路を用いることにより効率の
向上も達成される。

ま１：、上記実施例に示すいわゆる「容量移行回路」で
はなく、「ＬＣ反転回路」「バＭス整形回路」によって
も放電開始用回路が構成できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、主放電のための放電励
起手段を、レーザガヌの励起用電圧を第１及び第２の主
電極間に供給する励起用回路と。

この励起用回路と独立して設けられ、均一な放電を開始
するための高電圧を第１及び第２の主電極間に印加する
放電開始用回路とで構成し、予備電離手段が上記放電開
始用回路中に組み込まれるようにしたので、放電開始時
に入れる高電圧スイッチの負荷が軽減できると同時に長
寿命化、高信頼化が達成でき、また装置が簡単化できる
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放電励起レーザ装置
を示す回路構成図、第２図（４）０３）　（Ｃ）は各々
この発明の一実施例優こよる放電励起レーザ装置の電圧
及び電流波形を示す波形図、第３図はこの発明の他の実
施例による放電励起レーザ装置を示す回路構成図並びに
第４図及び第５図は各々従来の放電励起レーザ装置を示
す回路構成図である。 （１）・・・励起用コンデンサ、　（３）　、　（１３
・・・インダクタンス、（４）・・・高電圧スイッチ、
（５）・・・第１の主電極、ｔａ）・・・第２の主電極
、（７）・・・主放電、（８）・・・ギャップ、αＱ・
・・放電開始用回路、東・・・第１コンデンサ、四・・
・第２コンデンサ、（１４・・・開孔電極、ａＢ・・・
誘電体、　ｕｌ・・・補助電極 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザガスを挾んで相対向して配設された第１及
   び第２の主電極間に放電を起こし、上記レーザガスを励
   起してレーザ光を発生させる放電励起手段、並びに第１
   及び第２の主電極間のレーザガスの予備電離手段を備え
   た放電励起レーザ装置において、上記放電励起手段は、
   上記レーザガスの励起用電力を第１及び第２の主電極間
   に供給する励起用回路と、この励起用回路と独立して設
   けられ、均一な放電を開始するための高電圧を第１及び
   第２の主電極間に印加する放電開始用回路からなり、上
   記予備電離手段が上記放電開始用回路中に組み込まれて
   いることを特徴とする放電励起レーザ装置。
2. （２）放電開始用回路は、第１コンデンサに蓄積された
   電荷をスイッチング素子を介して第２コンデンサに移行
   することにより高電圧パルスを印加するように構成され
   、予備電離手段は、上記移行の経路中に配設されたギャ
   ップで構成され、上記ギャップに生じる放電を予備電離
   に利用するようにした特許請求の範囲第１項記載の放電
   励起レーザ装置。
3. （３）第２の主電極が複数個の開孔部を有する開孔電極
   であり、予備電離手段は第１の主電極と反対側の第２の
   主電極面に誘電体を介して配設された補助電極と、第２
   の主電極とで構成された特許請求の範囲第１項記載の放
   電励起レーザ装置。
4. （４）励起用回路はパルス整形回路である特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の放電励起レー
   ザ装置。