JPS63228786A - 高繰返しパルスレ−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） 本発明は、高繰返しパルスレーザ発振装置に関するもの
でおる。

（従来の技術） 一般にレーザ発振を得るためには、レーザ媒質中での空
間的に均一な放電の発生を必要とするが、ＴＥＡＣＯ２
レーザヤエキシマレーザ等の短パルスレーザ光を発生さ
せる高繰返しパルスレーザ発振装置では、その動作圧力
が数気圧もの高圧であるため、上記の放電は収束し、ア
ークになりやすい。これを防止するために、主放電空間
の電界分布を調整したり、主放電に先立って予備電離を
行なうのが普通でおる。

従来の高繰返しパルスレーザ発振装置の一例を説明する
。即ち、レーザ媒質中に配置される第１の主電極に対向
する位置に、第２の主電極が配設され、前記第１の主電
極の長手方向両側に、複数個の予備電離電極がピーキン
グコンデンサを介して、適当な間隔をおいて配設され、
また、前記第２の主電極にも、その長手方向両側に複数
個の予＠電離電極が、ピーキングコンデンサを介して、
前記予備電離電極と対向する位置に配設されている。

また、対向して配設された２つの主電極は、主電源に接
続されている。

ざらに、対向する２つの主電極の長手方向両端部には光
共撮器が配設され、レーザ光が出力される。

この様に構成された従来の高繰返しパルスレーザ発振装
置においては、高繰返しパルス電圧（Ｈ■パルス）が印
加されると、ＨＶパルス→ピーキングコンデンサ→予備
ｉ離ｉｔｉ→ピーキングコンデンサの回路に電流が流れ
、紫外線が発生する。

この紫外線によって光電離されて生成される電子が、第
１の主電極と第２の主電極間で行なわれる主放電をグロ
ー状の均一な放電とするために用いられる。

しかしながら、主電極が放電した時の放電負荷は、入力
エネルギー、ガス圧、ガス成分及び温度に依存するが、
従来は、第４図に示した様に、主電源が圧縮回路を介し
て放電負荷へと接続されており、放電負荷インピーダン
スを制御する回路が設けられていなかったので、放電負
荷インピーダンスを制御することができなかった。その
ため、第５図（Ａ＞に示した様に、放電回数が増加する
につれて、放電負荷インピーダンスＲｄも増大し、予備
電離状態を最適な状態に維持することができなかった。

ざらに、第５図（Ｂ）に示した様に、放電回数が増して
、放電負荷インピーダンスＲｄが増大すると、レーザガ
スが分解し、レーザ出力が大幅に低下し、安定した放電
を維持することができなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の様に、従来の高繰返しパルスレーザ発振装置にお
いては、放電負荷インピーダンスを制御していなかった
ので、予備電離状態を最適な状態に維持できず、また、
レーザガスの分解によって、レーザ出力が低下していた
。

そこで、本発明は以上の欠点を除去するために提案され
たもので、その目的は、予備Ｎ離状態を最適な状態に維
持し、また、安定した放電を行なうことができ、高出力
のレーザ光を得ることができる高繰返しパルスレーザ発
振装置を提供することにおる。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の高繰返しパルスレーザ発振装置は、主放電に先
駆けて行なわれる予備電離を発生させる電源として、高
周波パルス電源を配設し、この高周波パルス電源と２つ
の主電極間に配設された主電源に、放電負荷インピーダ
ンスの値に基づいて両者の出力を制御する制御回路を接
続したものでおる。

（作用） 以上の様な構成を有する本発明によれば、放電負荷イン
ピーダンスの値に基づいて、主電極間に加える高周波パ
ルスの回数を適切に制御することができ、主放電空間を
最適な予備電離状態に維持することができる。また、同
様に負荷インピーダンスの値から、主電源の電圧値を制
御することができ、レーザ出力の低下を防止することが
できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて
具体的に説明する。なお、第４図及び第５図に示した従
来型と同一の部材は同一の符号を付し説明は省略する。

本実施例の構成＊ 本実施例においては、第１図に示した様に、第１の主電
極１に対向する位置に、第２の主型＠２が配設され、前
記第１の主電極１の長手方向両側に、複数個の予備電離
電極３ａがピーキングコンデンサ４ａを介して、適当な
間隔をおいて配設され、また、前記第２の主電極２にも
、その長手方向両側に複数個の予備電離電極３ｂが、ピ
ーキングコンデンサ４ｂを介して、前記予備電離電極３
ａと対向する位置に配設されている。

また、対向して配設された２つの主型＠１．２は、主電
源５に接続されている。

ざらに、隣接して配置された前記予備電離電極３ａの間
にはパルス予備電離型↑１１０ａが配設され、一方、隣
接して配置された前記予備電離状態３ｂの間にはパルス
予備電離電極１０ｂが配設され、それぞれ高周波パルス
電源１１に接続されている。

また、対向する２つの主電極１，２の長手方向両端部に
は光共振器６が配設され、レーザ光７が出力される。

ざらに、主電源５及び高周波パルス電源１１の間には、
両者の出力を制御する制御回路として、運転制御ブロッ
ク１２が配設されている。この運転制御ブロック１２は
、与えられた電源インピーダンスに合致する様に、放電
負荷インピーダンスを合わせるために、負荷インピーダ
ンスによって変化する関数ｆを定め、これによって予備
電離を行なう高周波パルスの回数を制御し、また、主電
源の出力を制御できる様に構成されている。

そして、この運転制御ブロック１２には、第２図に示し
た様に、運転レベルを指示する運転レベル信号を入力す
る回路１３と、主放電空間における放電負荷インピーダ
ンスを入力する負荷フィードバック回路１４が接続され
ている。

また、前記運転制御ブロック１２に入力された運転レベ
ル信号及び放電負荷インピーダンスの値に基づいて、高
周波パルスの繰返し回数を制御できる様に、前記運転制
御ブロック１２が、高周波パルス電源１１に接続されて
いる。ざらに、放電負荷インピーダンスの変化により主
電源５の電圧値を制御できる様に、運転制御ブロック１
２が主電源５と接続されている。

本実施例の作用＊ この様な構成を有する本実施例の高繰返しパルスレーザ
発振装置においては、第１図に示した様に、主電源５か
ら、対向して配設された主電極１゜２間に電圧が印加さ
れると、まず予備電離電極３ａ、３ｂ間で放電が発生す
る。この放電によって発生する紫外線で主電極１，２間
を予備電離しながらピーキングコンデンサ４ａ、４ｂに
チャージが蓄えられていく。

一方、高周波パルス電源１１からは、高周波・高電圧の
パルス列が、パルス予備電離電極１０ａ。

１０ｂのギャップ間に印加され、放電が発生して紫外線
が生じる。

この様に、本実施例においては、２つの予備電離が同時
に進行し、主電極１，２間の電子密度が充分高くなると
、２つの主電極１，２間にグロー放電が点弧され、レー
ザ発振が起こる。

上述したパルス電圧、主電極におけるグロー電圧及び電
源電圧の各電圧波形の経時変化を、第３図（Ａ＞に、ま
た、主放電領域における電子密度の経時変化を第３図（
Ｂ）に示した。即ち、第３図（Ａ）（Ｂ）に示した様に
、パルス幅Ｔｐ、各パルス間の休止期間’１／ｒのパル
ス列が、印加時間ＴＳだけ印加されると、主電極間のグ
ロー電圧Ｖｑは大幅に増大し、また、電子密度も増大す
る。

ところで、上記の様な高周波パルスによって、何度も放
電を行なうと、主電極間の電子密度が一定状態に保てず
、最適な予備電離状態を維持することができなかった。

また、放電回数が増すと、レーザガスが分解するため、
レーザ出力の低下を引き起こしていた。

しかし、本実施例によれば、主放電空間にあける負荷イ
ンピーダンスＲｄを、運転制御ブロック１２へ情報とし
て入力し、その値に基づいて、主放電空間を最適な予備
電離状態に維持するために、主電極間に加える高周波パ
ルスの回数を適切に制御することができる。また、同様
に負荷インピーダンスＲｄの値から、主電源５の電圧値
を制御して、レーザ出力の低下を防止することができる
。

この様に本実施例によれば、放電負荷分担を良くして、
主放電の安定化を図ることができる。

また、予備電離状態及び主放電状態を一定に保つことが
できる様に、高周波パルス電源１１及び主電源５の出力
を制御することができるので、レーザ出力を一定に保つ
ことができる。

ざらに、主放電空間で出力されたレーザ光の強度によっ
て、高周波パルス電源１１及び主電源５の出力を制御す
る場合に比べて、予め、負荷インピーダンスＲｄの値に
よって、それらの出力を制御することができるので、レ
ーザ出力の低下が防止できる。

＊他の実施例＊ なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、予備電離電極を主電極の背面に配設した高繰返しパ
ルスレーザ発振装置にも適用することができる。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、主放電に先駆けて行
なわれる予備電離を発生させる電源として、高周波パル
ス電源を配設し、この高周波パルス電源と２つの主電極
間に配設された主電源に、放電負荷インピーダンスの値
に基づいて、両者の出力を制御する制御回路を接続する
という簡単な手段によって、予備電離状態を最適な状態
に維持し、また、安定した放電を行なうことができ、高
出力のレーザ光を得ることができる高繰返しパルスレー
ザ発振装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高繰返しパルスレーザ発振装置の一実
施例を示す斜視図、第２図は本発明の高繰返しパルスレ
ーザ発振装置の構成図、第３図（Ａ）は本発明の高繰返
しパルスレーザ発振装置におけるパルス電圧、主電極に
あけるグロー電圧及び電源電圧の各電圧波形の経時変化
を示す図、第３図（Ｂ）は主放電領域における電子畜度
の経時変化を示す図、第４図は従来の高繰返しパルスレ
ーザ発振装置の構成図、第５図＜Ａ）は従来の高繰返し
パルスレーザ発振装置における放電回数と放電負荷イン
ピーダンスの関係を示す図、第５図（Ｂ）は放電回数と
レーザ出力値の関係を示す図でおる。 １・・・第１の主電極、２・・・第２の主電極、３ａ。 ３ｂ・・・予備電離電極、４ａ、４ｂ・・・ピーキング
コンデンサ、５・・・主電源、６・・・先兵搬器、７・
・・レーザ光、”ｌｏａ、１０ｂ・・・パルス予備電離
電極、１１・・・高周波パルス電源、１２・・・運転制
御ブロック、１３・・・運転レベル信号入力回路、１４
・・・負荷フィードバック回路。 第　１　図 第２図 （Ａン 第　３　図 第　４　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の主電極と、前記第１の主電極と対向して配
   置された第２の主電極とを備え、前記２つの主電極間に
   おいて主放電を起こさせる高繰返しパルスレーザ発振装
   置において、 前記主放電に先駆けて行なわれる予備電離を発生させる
   電源として、高周波パルス電源が配設され、また、前記
   ２つの主電極間には主電源が配設され、前記高周波パル
   ス電源及び主電源に、両者の出力を制御する制御回路を
   接続したことを特徴とする高繰返しパルスレーザ発振装
   置。
2. （２）前記制御回路が、放電負荷インピーダンスの値に
   基づいて、高周波パルス電源及び主電源の出力値を制御
   するものである特許請求の範囲第１項記載の高繰返しパ
   ルスレーザ発振装置。