JPS63229789A - 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係り、特に
レーザ出力の制御技術に関するものである。

（従来の技術） 近年、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ、銅蒸気レーザ等
の各種高繰返しパルスレーザ発（辰装置の技術開発の進
歩に伴い、実用化、汎用化の観点からレーザ発掘装置の
一層の小型・高性能化が要求されている。

第２図にこの様な高繰返しパルスレーザ発振装置を示す
。第２図において、１は気密容器の主要部である有底円
筒状の本体で、片端部にはフランジ部が形成されて、こ
れにオーリングを介して蓋体が固着され、気密保持され
ている。この容器１内には、ＣＯ２、Ｈ２、Ｈｅ等の混
合ガスによる高気圧のガスレーザ媒質が封入されると共
に、主電極を構成する陰極２と陽極３が所定の間隔を保
って対向配置されている。これら主電極２，３は支持板
４，５にそれぞれ取付けられ、支持板４゜５は容器１に
固着されている。陰極２の両側面には予億電離電極６が
おかれ、容器外部の陰極背後の部分には多数のピーキン
グコンデンサ７が設けられている。また、陽極３の背面
側には、ガスレーザ媒質の流れを形成する）７ン８と、
グロー放電によって熱せられたガスレーザｔｉｊ１．質
を冷却する熱交換器９とが配置され、さらに、ファン８
から主電極２，３人口までのガス流路、及び主電極２゜
３出口から熱交換器９までのガス流路には整流片１０が
設置されている。

なお、主電極２，３、予備電離電極６及びピーキングコ
ンデンサ７の接続は、第３図の通りである。第３図に示
す様に、陰極２と陽極３とは、パルス電圧を供給する電
源１１に接続されている。

予備電離電＃１６は、一方の電極が陰極２に、他方の電
極がピーキングコンデンサ７の一端に接続され、ピーキ
ングコンデンサ７の他端は、主電極の陽極３に接続され
ている。

この様な構成を有する第２図の高繰返しパルスレーザ発
振装置の作用は次の通りである。

即ち、電源１１から供給されるパルス電流は、一旦予備
電離電極６を介してピーキングコンデンサ７に充電され
る。この充電の間に、予億電離電極６の放電により主電
極部における陰極２の表面近傍に予備電離作用が生じる
と共に、ピーキングコンデンサ７の極間電圧が上昇して
いく。このピーキングコンデンサ７の電圧上昇に伴い、
主電極２．３間の電圧も上昇し、これが、電極２，３間
の間隔及び容器１内の圧力に応じて決まる一定電圧に達
すると、主電極２．３間に絶縁破壊を生ずる。すると、
ピーキングコンデンサ７に蓄えられた電荷が主電極２，
３に注入され、グロー放電を発生する。このグロー放電
によりレーザ本体のレーザガスが励起され、レーザ発振
が起こり、図示していないが、これに共振器を設置する
ことにより、レーザ光を取出すことができる。

ところで、以上の様な高繰返しパルスレーザ発ｉ装置に
おいては、主電極２，３間の間隔と容器１内の圧力が一
定でありため、主電極２，３の放電開始電圧が一定とな
り、ピーキングコンデンサ７の容量も一定となる。この
結果、主電極２，３の電極間電圧が放電開始電圧に達す
るまでにピーキングコンデンサ７に蓄えられるエネルギ
ーは一定となり、主電極２，３間でグロー放電が発生し
た時注入されるエネルギーも一定となり、常に一定の出
力の支足したレーザ光を取出せる。しかしながら、この
ことは逆に、簡単な操作で、レーザ出力を変更、制御す
ることができないという欠点となり、以下の様なレーザ
出力の低下に対処できないという問題を生じている。

即ち、運転初期の段階では、一定の出力のレーザ光を取
出せるものの、多数回の繰返し放電を経過した後には、
ガスレーザ媒質の変質、主電極表面の損傷等の各種要因
により、初期に比べてレーザ光の出力が低下してしまう
ため、この段階において、簡単な操作でレーザ出力を向
上することが求められる。しかしながら、前記の様に、
第２図に示した装置においては容器１を解体して、配置
構成又はガス圧力を変更しない限り、レーザ出力の変更
は不可能である。さらに、この様に、容易にレーザ出力
の変更、制御ができないことは、高繰返しパルスレーザ
発振装置に対して一般的に求められる汎用性の向上にも
反することになる。

（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撮装置にお
いては、容器を解体しない限り、レーザ出力の変更、制
御を行うことができないため、運転によって必然的に生
ずるレーザ出力の低下に対辺できず、汎用性も低いとい
う問題点が存在していた。

本発明は、この様な従来技術の問題点を解決するために
提案されたものであり、その目的は、簡単な操作により
、レーザ出力の自由な変更、制御を可能とすることによ
り、多数の繰返し放電の後に生ずるレーザ出力の低下に
対処でき、汎用性の高い高繰返しパルスレーザ発（膜装
置を提供することである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明による高繰返しパルスレーザ発振装置は、主電惜
の一方又は両方を放電方向に駆動する電極駆動手段と、
この電極駆動手段の動作量を制御す、る制御手段とを設
けたことを構成の特徴としている。

（作用） 以上の様な構成を有する本発明の高繰返しパルスレーザ
発振装置においては、制御手段の制御にて電極駆動手段
を動作させることにより、主電極間の間隔を随意に調整
できるため、放電開始電圧、放電開始までにピーキング
コンデンサに蓄えられるエネルギー、グロー放電発生時
に主電極間に注入されるエネルギーが順次可変となり、
最終的に、レーザ出力の変更、制御を容易且つ自由に行
える。

（実施例） 以上説明した様な本発明による高繰返しパルスレーザ発
振装置の一実施例を、第１図を参照して具体的に説明す
る。なお、第２図に示した従来技術と同一部分には同一
符号を付し説明を省略する。

第１図に示す様に、本実施例においては、陽極３の支持
板５に凹部が設けられ、ここに陽極３の片側が嵌込まれ
ている。ここで、陽極３の嵌込み部分には、ラックが形
成され、支持板５の凹部内には、このラックに噛合って
陽極３を放電方向に駆動する電極駆動手段として歯車１
２が取付けられている。

ここで歯車の駆動構成としては、駆動モータを容器内に
設置して、別に設けた制御手段からの制御信号によって
制御する構成や、歯車の駆動軸を容器外部に引出し、直
接容器外部から機械的に回す構成等が可能でおる。

以上の様な構成を有する本実施例では、歯車１２を回転
させることにより、主電極２，３間の距離を適宜変更で
きるため、例えば、多数回の繰返し放電の後にレーザ出
力が低下した様な場合には、主電極２，３間の間隔を広
げることにより、放電開始電圧が向上し、ピーキングコ
ンデンサ７に蓄えられるエネルギーが増大し、グロー放
電発生時に主電極２，３に注入されるエネルギーが増大
するため、レーザ光の出力を必要なだけ増大できる。

また、レーザ光の用途によっては、主電極２，３間の間
隔を狭めることにより、逆にレーザ光の出力を自由に低
減することが可能でおる。従って、レーザ出力を調整で
きなかった従来技術に比べ、装置の汎用性が大幅に向上
している。

この場合の歯車の回転量を制御する構成とじては、例え
ば、容器１内の圧力を測定する圧力計を容器１に取付け
、検出された測定値に応じて圧力変化を補償する様に歯
車１２の回転量を制御する制御手段を設ける構成が考え
られる。

また、圧力計の代りに、ガスレーザ媒質の温度又は主電
！２．３等を測定する温度検出手段を設け、この温度検
出手段で検出された温度の変化的によって圧力変化を補
償する様に歯車１２の回転」を制御する構成も可能であ
る。

さらに、第１図の構成に加えて、容器１にポンプ及び圧
力調整弁等の圧力調整手段を設け、容器１内の圧力の調
整を可能とすれば、主電極２，３間の間隔のみの調整で
可能な放電開始電圧の調整範囲以上の広い範囲で放電開
始電圧を調整でき、従ってより可変範囲の広いレーザ出
力調整が可能となる。

なお、本発明は、第１図の実施例に限定されるものでは
なく、例えば陽極３の代りに陰極２側を可動型とする構
成や、両側の主電極２，３を共に可動型とする構成も考
えられる。また、電極駆動手段も歯車に限定されない。

［発明の効果コ 以上説明した様に、本発明においては、主電極の電極間
間隔を可変とすることによってレーザ光出力を一定範囲
内で調整できるため、従来の装置に比べ、多数回の繰返
し放電による条件の変化に対しても、これを補償し、運
転初期と同じ安定したレーザ出力を得ることが可能とな
り、汎用性の高い高繰返しパルスレーザ発振装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高繰返しパルスレーザ発振装置の
一実施例を示す断面図、第２図は従来の高繰返しパルス
レーザ発振装置を示す断面図、第３図は高繰返しパルス
レーザ発振装置を示す回路図である。 １・・・容器、２・・・陰極、３・・・陽極、４，５・
・・支持板、６・・・予備電離電極、７・・・ピーキン
グコンデンサ、８・・・フン・ン、９・・・熱交換器、
１０・・・整流片、１１・・・電源、１２・・・歯車。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスレーザ媒質を封入した容器内に、陰極と陽極
   からなる主電極と、この主電極の陰極の近傍に配置され
   る予備放電電極とを備え、前記容器内にはガスレーザ媒
   質の流れを形成するファンを設け、前記陰極の近傍には
   コンデンサを設け、このコンデンサを介して陰極と装置
   電源とを接続し、さらに主放電方向と交差し且つ主電極
   の両端側に位置する様な光共振器を有する高繰返しパル
   スレーザ発振装置において、 前記主電極の一方又は両方を、放電方向に駆動する電極
   駆動手段と、この駆動手段の動作量を制御する制御手段
   とが設けられ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）制御手段が、容器に取付けられた容器内圧力測定
   手段に接続され、この容器内圧力測定手段によって検出
   された容器内圧力に応じて電極駆動手段の動作量を制御
   する様に設定された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。
3. （３）制御手段が、容器に取付けられた容器内温度測定
   手段に接続され、この容器内温度測定手段によって検出
   された容器内温度に応じて電極駆動手段の動作量を制御
   する様に設定された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。
4. （４）制御手段が、電極駆動手段に加えて容器に取付け
   られた容器内圧力調整手段の制御をも行う様に設定され
   た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。