JP2015130314A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device.
従来、発光ガスを封入した発光封体の筐体内にレーザ光を照射し、発生したプラズマを利用する光源装置がある(例えば特許文献1,2を参照)。例えば特許文献1に記載の光源装置では、キセノンランプ内に配置された電子放出金属にパルスレーザ光を照射することでパルス状のプラズマ発光を点灯させている。また、例えば特許文献2に記載の光源装置では、ガラス製の筐体内に配置した対向電極間に給電することで電極間の放電によるプラズマを発生させ、当該プラズマにレーザ光を継続して照射することでプラズマ発光であるレーザ支持光を点灯・維持している。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a light source device that uses a generated plasma by irradiating a casing of a light emitting envelope in which a light emitting gas is sealed and using generated plasma (see, for example, Patent Documents 1 and 2). For example, in the light source device described in Patent Document 1, pulsed plasma emission is turned on by irradiating an electron-emitting metal disposed in a xenon lamp with pulsed laser light. For example, in the light source device described in
例えば特許文献1に記載の光源装置に対して、パルス状のプラズマ発光を連続光とするためには、パルスレーザ光に代えて連続レーザ光を用いることが考えられる。しかしながら、連続レーザ光を電子放出金属に照射し続けた場合、電子放出金属が連続レーザ光によってスパッタリングされ、電子放出金属の消耗によって発光封体の寿命が短くなるおそれがあった。また、スパッタリングされた物質が筐体の内壁に付着することでレーザ光の入射やレーザ支持光の取出しが阻害されるため、レーザ支持光の発光強度が徐々に低下していき、発光封体の寿命が短くなるおそれがあった。 For example, with respect to the light source device described in Patent Document 1, it is conceivable to use continuous laser light instead of pulse laser light in order to make pulsed plasma emission continuous light. However, when the electron-emitting metal is continuously irradiated with the continuous laser beam, the electron-emitting metal is sputtered by the continuous laser beam, and the life of the light emitting envelope may be shortened due to the consumption of the electron-emitting metal. Also, since the sputtered material adheres to the inner wall of the housing, the incidence of laser light and the removal of the laser support light are hindered, so the emission intensity of the laser support light gradually decreases, and the light emitting envelope There was a risk of shortening the service life.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、筐体内でのスパッタリングを抑制し、十分な長寿命化が図られる光源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light source device that suppresses sputtering in a housing and achieves a sufficiently long life.
上記課題の解決のため、本発明に係る光源装置は、連続レーザ光を出射するレーザ部と、内部空間に発光ガスが封入された発光封体、及び、内部空間に配置され、連続レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体を有する光源と、連続レーザ光を内部空間に集光させる光学系と、電子放射構造体の表面における連続レーザ光のエネルギー密度を制御する制御部と、を備え、光源は、内部空間において、レーザ部からの連続レーザ光の照射によって点灯する発光ガスのプラズマ発光であるレーザ支持光を、レーザ部からの連続レーザ光の照射によって維持し、制御部は、レーザ支持光維持時の電子放射構造体の表面における連続レーザ光のエネルギー密度を、レーザ支持光点灯時の電子放射構造体の表面における連続レーザ光のエネルギー密度に対して低くすることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a light source device according to the present invention includes a laser unit that emits continuous laser light, a light emitting envelope in which a luminescent gas is sealed in an internal space, and a continuous laser light that is disposed in the internal space. A light source having an electron-emitting structure containing an electron-emitting material that emits electrons upon irradiation, an optical system for condensing continuous laser light in the internal space, and an energy density of continuous laser light on the surface of the electron-emitting structure. A light source that emits laser support light, which is a plasma emission of a luminescent gas that is turned on by irradiation of continuous laser light from the laser unit, in the internal space by irradiation of continuous laser light from the laser unit. The control unit maintains the energy density of the continuous laser light on the surface of the electron emission structure when the laser support light is maintained on the surface of the electron emission structure when the laser support light is turned on. It is characterized by lower relative kicking energy density of the continuous laser beam.
この光源装置では、制御部は、レーザ支持光維持時の電子放射構造体の表面における連続レーザ光のエネルギー密度をレーザ支持光点灯時の電子放射構造体の表面における連続レーザ光のエネルギー密度に対して低くしている。そのため、レーザ支持光維持時には、電子放射構造体のスパッタリングが生じない程度のエネルギー密度で電子放射構造体に連続レーザ光が照射される。したがって、この光源装置では、発光封体内でのスパッタリングを抑制できるため、十分な長寿命化が図られる。 In this light source device, the control unit determines the energy density of the continuous laser light on the surface of the electron emission structure when the laser support light is maintained to the energy density of the continuous laser light on the surface of the electron emission structure when the laser support light is turned on. Is low. For this reason, when the laser supporting light is maintained, the electron emitting structure is irradiated with continuous laser light at an energy density that does not cause sputtering of the electron emitting structure. Therefore, in this light source device, since sputtering in the light emitting envelope can be suppressed, a sufficiently long life can be achieved.
制御部は、レーザ支持光維持時の連続レーザ光の集光位置をレーザ支持光点灯時の連続レーザ光の集光位置に対して電子放射構造体から離間する方向に移動させる集光位置移動部を有していることが好ましい。この場合、レーザ支持光維持時には、連続レーザ光の集光位置が電子放射構造体から離間しているため、電子放射構造体がスパッタリングされることを確実に抑制できる。 The control unit moves the condensing position of the continuous laser light when maintaining the laser supporting light in a direction away from the electron emitting structure with respect to the condensing position of the continuous laser light when the laser supporting light is turned on. It is preferable to have. In this case, when the laser supporting light is maintained, since the condensing position of the continuous laser light is separated from the electron emission structure, it is possible to reliably suppress the electron emission structure from being sputtered.
集光位置移動部は、連続レーザ光の集光位置を連続レーザ光の光軸方向に移動させることが好ましい。この場合、レーザ支持光維持時に連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit preferably moves the condensing position of the continuous laser light in the optical axis direction of the continuous laser light. In this case, the condensing position of the continuous laser beam can be easily separated from the electron emission structure when maintaining the laser support light.
集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の連続レーザ光の内部空間における光路長をレーザ支持光点灯時の連続レーザ光の内部空間における光路長に対して短くする光路長調整部を有していることが好ましい。この場合、光路長調整部によって、レーザ支持光点灯時には連続レーザ光の集光位置を適切な位置に保ちつつ、レーザ支持光維持時には連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit has an optical path length adjusting unit that shortens the optical path length in the internal space of the continuous laser light when the laser support light is maintained with respect to the optical path length in the internal space of the continuous laser light when the laser support light is turned on. It is preferable. In this case, the optical path length adjustment unit keeps the continuous laser beam condensing position at an appropriate position when the laser support light is lit, and easily separates the continuous laser light condensing position from the electron emission structure when the laser support light is maintained. Can be made.
集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の光学系の位置をレーザ支持光点灯時の光学系の位置に対して移動させる光学系移動部を有していることが好ましい。この場合、光学系を移動させることで、連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit preferably includes an optical system moving unit that moves the position of the optical system when the laser supporting light is maintained with respect to the position of the optical system when the laser supporting light is turned on. In this case, the focusing position of the continuous laser beam can be easily separated from the electron emission structure by moving the optical system.
集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の発光封体の位置をレーザ支持光点灯時の発光封体の位置に対して移動させる発光封体移動部を有していることが好ましい。この場合、発光封体を移動させることで、連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit preferably includes a light emitting envelope moving unit that moves the position of the light emitting envelope when the laser supporting light is maintained with respect to the position of the light emitting envelope when the laser supporting light is turned on. In this case, the converging position of the continuous laser light can be easily separated from the electron emission structure by moving the light emitting envelope.
集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の電子放射構造体の位置をレーザ支持光点灯時の電子放射構造体の位置に対して移動させる電子放射構造体移動部を有していることが好ましい。この場合、電子放射構造体を移動させることで、連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit has an electron emitting structure moving unit that moves the position of the electron emitting structure when the laser supporting light is maintained with respect to the position of the electron emitting structure when the laser supporting light is turned on. preferable. In this case, by moving the electron emission structure, the condensing position of the continuous laser beam can be easily separated from the electron emission structure.
光学系は、レーザ支持光点灯時及び維持時のいずれにおいても、連続レーザ光を電子放射構造体の表面から離間した位置に集光させることが好ましい。この場合、電子放射構造体の表面には常にデフォーカス状態の連続レーザ光が照射されるため、電子放射構造体の表面が局所的にスパッタリングされることを抑制できる。したがって、電子放射構造体の長寿命化が図られる。 The optical system preferably condenses the continuous laser beam at a position separated from the surface of the electron emission structure, both when the laser supporting light is turned on and when it is maintained. In this case, since the surface of the electron emission structure is always irradiated with continuous laser light in a defocused state, the surface of the electron emission structure can be suppressed from being locally sputtered. Therefore, the lifetime of the electron emission structure can be extended.
制御部は、レーザ支持光維持時の光源からの連続レーザ光の出射エネルギーをレーザ支持光点灯時のレーザ部からの連続レーザ光の出射エネルギーに対して低くすることが好ましい。この場合、連続レーザ光の集光位置を機械的に移動させる必要がないため、連続レーザ光の集光位置を適切な位置に保つことができる。 The control unit preferably lowers the emission energy of the continuous laser light from the light source when maintaining the laser support light to be lower than the emission energy of the continuous laser light from the laser unit when the laser support light is turned on. In this case, since it is not necessary to mechanically move the condensing position of the continuous laser light, the condensing position of the continuous laser light can be maintained at an appropriate position.
集光位置移動部は、連続レーザ光の集光位置を連続レーザ光の光軸方向と交わる方向に移動させることが好ましい。この場合、レーザ支持光維持時に連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit preferably moves the condensing position of the continuous laser light in a direction crossing the optical axis direction of the continuous laser light. In this case, the condensing position of the continuous laser beam can be easily separated from the electron emission structure when maintaining the laser support light.
集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の光学系の位置をレーザ支持光点灯時の光学系の位置に対して移動させる光学系移動部を有していることが好ましい。この場合、光学系を移動させることで、連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit preferably includes an optical system moving unit that moves the position of the optical system when the laser supporting light is maintained with respect to the position of the optical system when the laser supporting light is turned on. In this case, the focusing position of the continuous laser beam can be easily separated from the electron emission structure by moving the optical system.
集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の発光封体の位置をレーザ支持光点灯時の発光封体の位置に対して移動させる発光封体移動部を有していることが好ましい。この場合、発光封体を移動させることで、連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit preferably includes a light emitting envelope moving unit that moves the position of the light emitting envelope when the laser supporting light is maintained with respect to the position of the light emitting envelope when the laser supporting light is turned on. In this case, the converging position of the continuous laser light can be easily separated from the electron emission structure by moving the light emitting envelope.
集光位置移動部は、レーザ支持光維持時の電子放射構造体の位置をレーザ支持光点灯時の電子放射構造体の位置に対して移動させる電子放射構造体移動部を有していることが好ましい。この場合、電子放射構造体を移動させることで、連続レーザ光の集光位置を容易に電子放射構造体から離間させることができる。 The condensing position moving unit has an electron emitting structure moving unit that moves the position of the electron emitting structure when the laser supporting light is maintained with respect to the position of the electron emitting structure when the laser supporting light is turned on. preferable. In this case, by moving the electron emission structure, the condensing position of the continuous laser beam can be easily separated from the electron emission structure.
電子放射構造体には、レーザ支持光点灯時に連続レーザ光の集光位置が位置する面が、連続レーザ光の光軸に対して傾斜して形成されていることが好ましい。この構成により、光学系を厳密に調整しなくとも、連続レーザ光の集光位置を電子放射構造体の表面に位置させることができる。 In the electron emission structure, it is preferable that the surface on which the condensing position of the continuous laser light is positioned when the laser support light is turned on is inclined with respect to the optical axis of the continuous laser light. With this configuration, it is possible to position the condensing position of the continuous laser light on the surface of the electron emission structure without strictly adjusting the optical system.
本発明によれば、筐体内でのスパッタリングを抑制し、十分な長寿命化が図られる。 According to the present invention, sputtering within the housing is suppressed, and a sufficiently long life can be achieved.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光源装置の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a light source device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る光源装置を示す概略図である。同図に示すように、光源装置1は、連続レーザ光を出射するレーザ部2と、レーザ部2からの連続レーザ光Lを導光する光学系3と、連続レーザ光Lの照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する金属構造体(電子放射構造体)13及び発光ガスGを収容する発光封体11(光源7)とを含んで構成されている。この光源装置1では、金属構造体13に連続レーザ光Lを照射すると、金属構造体13の近傍における連続レーザ光Lの照射領域に、発光ガスGによるプラズマが発生する。なお、プラズマは、連続レーザ光Lの照射によって金属構造体13から放射された電子が発光ガスGをイオン化し、イオン化された発光ガスGに連続レーザ光Lが照射されることで発生していると推測される。そして、発生したプラズマに連続レーザ光Lを継続的に照射する(プラズマに対して継続的にレーザエネルギーを供給する)ことで、光源7である発光封体11内において、連続レーザ光Lの集光位置Fを含む所定の発光領域を有するプラズマ発光である高輝度のレーザ支持光を点灯・維持させることができる。レーザ支持光は、例えば半導体検査用の光源や分光計測用の光として使用される。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view showing a light source device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the light source device 1 includes a
レーザ部2は、例えばレーザダイオードである。レーザ部2からは、発光ガスGの吸収スペクトルに合わせた波長、例えば波長980nmの連続レーザ光Lが出射する。連続レーザ光Lの出力は、例えば60W程度となっている。レーザ部2から出射した連続レーザ光Lは、光ファイバ4によって光学系3に導光される。光学系3は、レーザ部2からの連続レーザ光Lを発光封体11に向けて集光する光学系である。光学系3は、例えば2つのレンズ5,6によって構成されている。光ファイバ4のヘッド4aから出射した連続レーザ光Lは、レンズ5によって平行光化した後、レンズ6によって光軸LAをもって発光封体11に向けて集光する。集光された連続レーザ光Lの直径は、例えば直径120μm程度である。
The
発光封体11は、より具体的には、内部空間Sに発光ガスGが高圧に封入されたバルブ(筐体)12と、連続レーザ光Lの照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する金属構造体13とによって構成されている。
More specifically, the
バルブ12は、例えばガラスによって中空に形成されており、金属構造体13が位置すると共に球状の外径及び球状の内部空間Sを有する球状部分(本体部)12aと、球状部分12aの一部から円柱状に突出する突出部分(突出部)12bとを有している。バルブ12の内部空間Sには、発光ガスGとして例えばキセノンガスが高圧で封入されている。本実施形態では、球状部分12aのうち、突出部分12bと反対側に位置する頂部12cが連続レーザ光Lの入射部分(レーザ入射窓部LW)となっている。なお、レーザ入射窓部LWは、後述する金属構造体13における連続レーザ光Lの入射部に臨んでいればよく、球状部分12aの頂部12c以外の部分に位置していてもよい。
The
金属構造体13は、例えばタングステンといった高融点金属によって形成され、易電子放射物質として例えばバリウムを含有する電子放射部13aと、電子放射部13aを支持する支持部13bとを有している。連続レーザ光Lが照射される電子放射部13aは、図1に示すように、例えば細径の円柱状に形成され、連続レーザ光Lの入射部となる先端13cがバルブ12の頂部12c(レーザ入射窓部LW)を向くようにして球状部分12aの内部に配置されている。なお、連続レーザ光Lの入射部は、先端13cに限られず、電子放射部13aの側面部であってもよい。
The
一方、支持部13bは、例えばモリブデンといった高融点金属によって円柱状に形成された棒状部材15を有している。支持部13bの先端側には、電子放射部13a(先端13c)が球状部分12a内の内部空間Sの所望の位置に配置されるように支持されており、支持部13bの基端側は、突出部分12b内の内部空間Sに配置されている。なお、電子放射部13aと支持部13bとは、必ずしも構成材料を変える必要はなく、電子放射部13aに用いる材料で支持部13bを一体に形成してもよい。また、同一の金属で基体を一体に形成し、電子放射部13aに相当する部分にのみ易電子放射物質を含有させてもよい。また、電子放射部13aや金属構造体13の全体が易電子放射物質自体で構成されていてもよい。さらに、電子放射構造体は、タングステンやモリブデンといった金属(導電物)の基体から構成された金属構造体に限られず、セラミック等の絶縁物の基体から構成されていてもよい。
On the other hand, the
以上のように、発光封体11では、発光ガスGが封入されたバルブ12内に易電子放射物質を含有する金属構造体13が収容されている。金属構造体13を用いることにより、この発光封体11では、金属構造体13への連続レーザ光Lの照射によってプラズマを発生させると共に、プラズマに連続レーザ光Lを継続して照射させることで高輝度のレーザ支持光を点灯・維持することができる。なお、発光封体11からプラズマ発光を取り出す際には、連続レーザ光Lの光軸LAと交差する方向から取り出すことが好ましく、直交する方向から取り出すことがより好ましい。
As described above, in the
また、光源装置1は、集光位置移動部として、連続レーザ光Lの光路長を調整するための光路長調整部51を備えている。より詳細には、光路長調整部51は、バルブ12の内部空間Sにおける、レーザ入射窓部LWから集光位置Fまでの連続レーザ光Lの光軸LAの長さである光路長LLを調整する。光路長調整部51としては、例えば図2に示すような光学部材8を用いる。光学部材8は、板状の透明媒体9と、透明媒体9を支持する棒状の回転アクチュエータ10とによって構成されている。透明媒体9は、回転アクチュエータ10によって、回転アクチュエータ10の軸方向に対して回転可能となっている。光源装置1では、光学部材8は、透明媒体9が光学系3と発光封体11との間に介在可能なように配置されている。
In addition, the light source device 1 includes an optical path
透明媒体9は、例えば合成石英ガラスといった空気(発光封体11外部のレーザ光照射雰囲気)よりも高い屈折率を有する材料によって形成されている。また、透明媒体9は、図2に示すように3/4円形の平面形状をなしており、1/4円ごとに連続レーザ光Lの光軸LA方向の厚さ(連続レーザ光Lが透過する長さ)が異なる。具体的には、透明媒体9は、例えば2mm程度の厚さを有する1/4円形の平面形状をなす第1の領域R1と、第1の領域R1に隣接し、例えば4mm程度の厚さを有する1/4円形の平面形状をなす第2の領域R2と、第2の領域R2に隣接し、例えば2mm程度の厚さを有する1/4円形の平面形状をなす第3の領域R3とによって構成されている。なお、便宜的に、第1の領域R1と第3の領域R3とに挟まれた透明媒体9が存在しない領域を第4の領域R4とよぶ。 The transparent medium 9 is formed of a material having a refractive index higher than that of air (laser light irradiation atmosphere outside the light emitting envelope 11) such as synthetic quartz glass. Further, as shown in FIG. 2, the transparent medium 9 has a 3/4 circular planar shape, and the thickness of the continuous laser beam L in the direction of the optical axis LA for each 1/4 circle (the continuous laser beam L is transmitted). Different length). Specifically, the transparent medium 9 is adjacent to the first region R1 having a quarter circular planar shape having a thickness of, for example, about 2 mm and the first region R1, and has a thickness of, for example, about 4 mm. The second region R2 having a quarter circular planar shape and the third region R3 having a quarter circular planar shape adjacent to the second region R2 and having a thickness of, for example, about 2 mm. It is configured. For convenience, a region where the transparent medium 9 is not sandwiched between the first region R1 and the third region R3 is referred to as a fourth region R4.
図3〜5は、それぞれ光学部材8(光路長調整部51)の作用を示す切断端面図である。まず、図3に示すように、レーザ支持光点灯前には、光学系3と発光封体11との間に透明媒体9の第1の領域R1を介在させる。これにより、連続レーザ光Lは透明媒体9によって屈折し、連続レーザ光Lの集光位置Fは電子放射部13a(金属構造体13)とレーザ入射窓部LW側の間の空間領域に位置する。このときの電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度は、例えば260kW/cm2程度となっている。
3 to 5 are cut end views showing the operation of the optical member 8 (optical path length adjusting unit 51). First, as shown in FIG. 3, the first region R <b> 1 of the transparent medium 9 is interposed between the
続いて、図4に示すように、レーザ支持光LS点灯時には、図3の状態から透明媒体9を回転アクチュエータ10によって回転させることで、光学系3と発光封体11との間に透明媒体9の第2の領域R2を介在させる。この場合、透明媒体9の第2の領域R2は第1の領域R1よりも厚いため、連続レーザ光Lの集光位置Fはレーザ支持光LS点灯前の連続レーザ光Lの集光位置Fに対して金属構造体13側に移動することとなる。これにより、レーザ支持光LS点灯時には、例えば連続レーザ光Lは電子放射部13a(金属構造体13)の略表面で集光しており、電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度は、例えば530kW/cm2程度となっている。
Subsequently, as shown in FIG. 4, when the laser support light LS is lit, the transparent medium 9 is rotated between the
続いて、レーザ支持光LS点灯後(レーザ支持光LS維持時)には、図4の状態から透明媒体9を回転アクチュエータ10によって回転させることで、図5に示すように、光学系3と発光封体11との間に第4の領域R4を介在させる。この場合、第4の領域R4には透明媒体が存在しないため、連続レーザ光Lの集光位置Fはレーザ支持光LS点灯前(図3)及びレーザ支持光LS点灯時(図4)の連続レーザ光Lの集光位置Fに対して、連続レーザ光Lの光軸LA方向において金属構造体13からより離間する位置(レーザ入射窓部LWにより近い位置)の空間領域に移動している。このときの電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度は、例えば260kW/cm2以下となっている。
Subsequently, after the laser support light LS is turned on (when the laser support light LS is maintained), the transparent medium 9 is rotated by the
このように、光学系3と発光封体11との間に介在する透明媒体9の厚さを調整することによって内部空間Sにおける連続レーザ光Lの光路長LLを調整し、連続レーザ光Lの集光位置Fを移動させる。これにより、電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度を、レーザ支持光LS点灯前、点灯時、及び点灯後(維持時)の各状態に適したエネルギー密度とすることが可能となる。より具体的には、レーザ支持光LS点灯前には、スパッタリングが生じない程度のエネルギー密度で連続レーザ光Lを電子放射部13a(金属構造体13)に照射することで、電子放射部13a(金属構造体13)を加熱することが可能となる。そのため、後続のレーザ支持光LS点灯時において電子放射部13a(金属構造体13)から電子を放出させやすくすることができ、レーザ支持光LSを点灯させることが容易となる。また、レーザ支持光LS点灯時には、レーザ支持光LSの点灯に十分なエネルギー密度で連続レーザ光Lを電子放射部13a(金属構造体13)の適切な位置に対して照射できるため、レーザ支持光LSを確実に点灯させることができる。そして、レーザ支持光LS点灯後(レーザ支持光LS維持時)には、レーザ支持光LSを維持すると共に、金属構造体13においてスパッタリングが生じない程度のエネルギー密度とすることができる。また、連続レーザ光Lの集光位置Fが電子放射部13a(金属構造体13)から離間するのに伴って、プラズマ発光であるレーザ支持光LSも電子放射部13a(金属構造体13)から離間するため、レーザ支持光LSによる金属構造体13のスパッタリングも抑制できる。よって、スパッタリングによる金属構造体13の劣化及びバルブ12の内壁の汚れを抑制して発光封体11(光源7)の長寿命化を実現できるため、光源装置として十分な長寿命化が図られる。
In this way, the optical path length LL of the continuous laser light L in the internal space S is adjusted by adjusting the thickness of the transparent medium 9 interposed between the
なお、レーザ支持光LS点灯後に、光学系3と発光封体11との間に介在させる領域を第2の領域R2から第4の領域R4に変える途中に、第2の領域R2と第4の領域R4との中間の厚さを有する第3の領域R3を介在させる。これにより、連続レーザ光Lの集光位置Fを段階的に金属構造体13から離間するように移動させることができるため、レーザ支持光LSの発光領域も段階的に金属構造体13から離間するように移動させることができる。したがって、連続レーザ光Lの集光位置Fの移動前後における発光領域の一部同士が重なりやすくなることによりプラズマの維持が容易となるため、レーザ支持光LSを維持することが容易となる。一方、光学系3と発光封体11との間に介在させる領域を第2の領域R2から第4の領域R4に一挙に変える場合、連続レーザ光Lの集光位置Fも一挙に移動することとなり、プラズマが集光位置Fの移動に追従できない場合がある。そのため、プラズマの維持が困難となり、レーザ支持光LSが消灯してしまう可能性がある。
In addition, after the laser support light LS is turned on, the second region R2 and the fourth region R4 are changed in the middle of changing the region interposed between the
光学部材8(光路長調整部51)の構成は、他の態様をとり得る。光学部材8は、例えば空間光変調素子といった光変調素子によって構成されていてもよい。また、光学部材8は、例えば図6,7に示すように、連続レーザ光Lの光軸LA方向の厚さ(連続レーザ光Lが透過する長さ)が略均一な板状の透明媒体29と、透明媒体29を保持するアクチュエータ30とによって構成される光学部材28であってもよい。アクチュエータ30に保持された透明媒体29は、レーザ支持光LS点灯時及び点灯後(維持時)の状態に応じて連続レーザ光Lの光軸LAと略直交する方向に移動する。
The configuration of the optical member 8 (optical path length adjusting unit 51) can take other forms. The
すなわち、レーザ支持光LS点灯時には、図6に示すように、光学系3と発光封体11との間に透明媒体29を介在させる。このとき、上記第1実施形態のレーザ支持光LS点灯時と同様に、連続レーザ光Lは、例えば電子放射部13a(金属構造体13)の略表面で集光している。一方、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、図7に示すように、透明媒体29はアクチュエータ30によって光学系3と発光封体11との間に介在しないように移動される。この場合、上記第1実施形態のレーザ支持光LS点灯後と同様に、連続レーザ光Lの集光位置Fは、レーザ支持光LS点灯時の連続レーザ光Lの集光位置Fに対して連続レーザ光Lの光軸LA方向の金属構造体13から離間する位置に移動することとなる。したがって、この場合でも、上記第1実施形態と同様に、金属構造体13のスパッタリングを抑制できる。
That is, when the laser support light LS is turned on, the
また、透明媒体29に代えて、例えば図8(a)に示すような透明媒体39を用いることもできる。透明媒体39は、一面が他面に対して傾斜していることで、連続レーザ光Lの光軸LA方向の厚さ(連続レーザ光Lが透過する長さ)が連続的に変化する板状をなしており、透明媒体29と同様にアクチュエータ30に保持された状態で用いられる。
Further, instead of the
透明媒体39を用いる場合、レーザ支持光LS点灯時には、例えば連続レーザ光Lが電子放射部13a(金属構造体13)の略表面で集光するように光学系3と発光封体11との間に透明媒体39を介在させる。続いて、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、透明媒体39は、アクチュエータ30によって光学系3と発光封体11との間に介在しないように移動される。このとき、透明媒体39の一面が他面に対して傾斜しているため、透明媒体39の移動に伴って徐々に連続レーザ光Lの集光位置Fも金属構造体13から離間するように連続的に移動していく。これにより、レーザ支持光LSの発光領域も徐々に金属構造体13から離間するように移動させることができる。したがって、連続レーザ光Lの集光位置Fの移動前後における発光領域の一部同士が重なることによりプラズマの維持が容易となるため、レーザ支持光LSを維持することが容易となる。
When the
また、透明媒体29に代えて、例えば図8(b)に示すような透明媒体49を用いることもできる。透明媒体49は、連続レーザ光Lの光軸LA方向の厚さ(連続レーザ光Lが透過する長さ)が異なる2つの部材が接合されており、例えば4mm程度の厚さを有する第1の透明媒体49aと、例えば2mm程度の厚さを有する第2の透明媒体49bとが互いの端面同士で接合した構成となっている。
Further, instead of the
透明媒体49を用いる場合、レーザ支持光LS点灯時には、例えば連続レーザ光Lが電子放射部13a(金属構造体13)の略表面で集光するように光学系3と発光封体11との間に第1の透明媒体49aを介在させる。続いて、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、透明媒体49は、アクチュエータ30によって光学系3と発光封体11との間に介在しないように移動される。このとき、透明媒体49が厚さの異なる透明媒体49a,49bから構成されているため、透明媒体49の移動に伴って段階的に連続レーザ光Lの集光位置Fも金属構造体13から離間するように移動していく。これにより、レーザ支持光LSの発光領域も段階的に金属構造体13から離間するように移動させることができる。したがって、連続レーザ光Lの集光位置Fの移動前後における発光領域の一部同士が重なりやすくなることによりプラズマの維持が容易となるため、レーザ支持光LSを維持することが容易となる。
When the
[第2実施形態]
図9,10は、それぞれ本発明の第2実施形態に係る光源装置を示す図である。以下では、第2実施形態に係る光源装置について説明するが、第1実施形態と重複する説明は省略する。図9,10に示すように、光源装置21では、例えば光学系3と光ファイバ4のヘッド4aとが筐体17に収容されている。筐体17は、集光位置移動部としてのアクチュエータ18(光学系移動部52)に保持されており、レーザ支持光LS点灯時及び点灯後(維持時)の状態に応じて、アクチュエータ18(光学系移動部52)によって連続レーザ光Lの光軸LA方向に移動される。
[Second Embodiment]
9 and 10 are diagrams showing a light source device according to the second embodiment of the present invention. Below, although the light source device which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted. As shown in FIGS. 9 and 10, in the
すなわち、図9に示すように、レーザ支持光LS点灯時には、筐体17は、例えば連続レーザ光Lが電子放射部13a(金属構造体13)の略表面で集光するような位置で保持されている。一方、図10に示すように、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、筐体17は、連続レーザ光Lの集光位置Fがレーザ支持光LS点灯時の集光位置Fに対して金属構造体13から離間するように、アクチュエータ18によって例えば連続レーザ光Lの光軸LAに沿って移動される。
That is, as shown in FIG. 9, when the laser support light LS is turned on, the
このように、光学系3を含む筐体17をアクチュエータ18(光学系移動部52)によって移動させるという簡易な構成で、連続レーザ光Lの集光位置Fを容易に金属構造体13から離間させることができる。
Thus, the condensing position F of the continuous laser beam L is easily separated from the
上記第2実施形態では、筐体17はアクチュエータ18によって連続レーザ光Lの光軸LA方向に移動していたが、レーザ支持光LS点灯後(維持時)の連続レーザ光Lの集光位置Fがレーザ支持光LS点灯時の連続レーザ光Lの集光位置Fに対して金属構造体13から離間する位置となるのであれば、筐体17の移動方向は連続レーザ光Lの光軸LA方向とは異なる方向(例えば連続レーザ光Lの光軸LAと交わる方向)であってもよい。
In the second embodiment, the
[第3実施形態]
図11,12は、それぞれ本発明の第3実施形態に係る光源装置を示す図である。以下では、第3実施形態に係る光源装置について説明するが、第1,2実施形態と重複する説明は省略する。図11,12に示すように、光源装置31では、発光封体11は、アクチュエータ18(発光封体移動部53)に保持されており、レーザ支持光LS点灯時及び点灯後(維持時)の状態に応じて、集光位置移動部としてのアクチュエータ18(発光封体移動部53)によって連続レーザ光Lの光軸LA方向に移動される。
[Third Embodiment]
11 and 12 are diagrams showing a light source device according to the third embodiment of the present invention. Hereinafter, the light source device according to the third embodiment will be described, but the description overlapping with the first and second embodiments will be omitted. As shown in FIGS. 11 and 12, in the
すなわち、図11に示すように、レーザ支持光LS点灯時には、発光封体11は、例えば連続レーザ光Lが電子放射部13a(金属構造体13)の略表面で集光するような位置で保持されている。一方、図12に示すように、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、発光封体11は、連続レーザ光Lの集光位置Fがレーザ支持光LS点灯時の集光位置Fに対して金属構造体13から離間するように、アクチュエータ18によって例えば連続レーザ光Lの光軸LAに沿って移動される。
That is, as shown in FIG. 11, when the laser support light LS is turned on, the
このように、発光封体11をアクチュエータ18(発光封体移動部53)によって移動させるという簡易な構成で、連続レーザ光Lの集光位置Fを容易に金属構造体13から離間させることができる。
In this way, the condensing position F of the continuous laser light L can be easily separated from the
上記第3実施形態では、発光封体11はアクチュエータ18によって連続レーザ光Lの光軸LA方向に移動していたが、レーザ支持光LS点灯後(維持時)の連続レーザ光Lの集光位置Fがレーザ支持光LS点灯時の連続レーザ光Lの集光位置Fに対して金属構造体13から離間する位置となるのであれば、発光封体11の移動方向は連続レーザ光Lの光軸LA方向とは異なる方向(例えば連続レーザ光Lの光軸LAと交わる方向)であってもよい。
In the third embodiment, the
[第4実施形態]
図13,14は、それぞれ本発明の第4実施形態に係る光源装置を構成する発光封体を示す図である。以下では、第4実施形態に係る光源装置を構成する発光封体について説明するが、第1〜3実施形態と重複する説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
13 and 14 are views showing a light emitting envelope constituting a light source device according to a fourth embodiment of the present invention. Below, although the light emitting envelope which comprises the light source device which concerns on 4th Embodiment is demonstrated, the description which overlaps with 1st-3rd embodiment is abbreviate | omitted.
図13,14に示すように、発光封体61(光源7)は、支持部13bである棒状部材15を把持する小径部16を有している。小径部16は、突出部分12bの内壁の一部を用いて設けられ、棒状部材15に当接するように突出部分12bの内径が他の部分よりも縮径された状態となっている。なお、小径部16は、棒状部材15の周面に接触しているだけであり、棒状部材15への融着はなされていない。また、小径部16は、図13,14に例示した位置よりも基端寄り(図面下側)に設けてもよく、先端側(図面上側)寄りに設けてもよい。さらに、小径部16を複数設けてもよい。
As shown in FIGS. 13 and 14, the light emitting envelope 61 (light source 7) has a small-
また、金属構造体13(電子放射構造体)には、小径部16に通された棒状部材15の端部において小径部16に当接可能となるように設けられた大径部13dが設けられている。さらに、大径部13dの位置に対応するように突出部分12bの外壁側に、集光位置移動部として、コイル14(電子放射構造体移動部54)が設けられている。コイル14(電子放射構造体移動部54)は、棒状部材15側の大径部13dが突出部分12b側の小径部16に当接するように棒状部材15に磁力を付与することによって、レーザ支持光LS点灯時及び点灯後(維持時)の状態に応じて金属構造体13を連続レーザ光Lの光軸LA方向に移動させる。
Further, the metal structure 13 (electron emission structure) is provided with a large-
すなわち、図13に示すように、レーザ支持光LS点灯時には、金属構造体13は、コイル14(電子放射構造体移動部54)から付与される磁力によって例えば連続レーザ光Lが電子放射部13a(金属構造体13)の略表面で集光するような位置で保持されている。一方、図14に示すように、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、コイル14からの磁力付与を休止することで、金属構造体13は、連続レーザ光Lの集光位置Fがレーザ支持光LS点灯時の集光位置Fに対して金属構造体13から離間するように、連続レーザ光Lの光軸LAに沿って移動することとなる。
That is, as shown in FIG. 13, when the laser support light LS is turned on, the
このように、発光封体61を用いると、金属構造体13をコイル14(電子放射構造体移動部54)によって移動させることで、連続レーザ光Lの集光位置Fを容易に金属構造体13から離間させることができる。さらにこの場合、連続レーザ光Lの集光位置Fの移動は、光学系3及びバルブ12の移動や調整を要さないため、連続レーザ光Lの照射経路における光学的条件を一定に保つことができ、連続レーザ光Lの集光位置を適切な位置に保つことができる。
In this way, when the
発光封体61は、他の態様をとり得る。例えば図15に示す発光封体71(光源7)では、棒状部材15が挿通するように突出部分12bの内壁に嵌合するスペーサ部材19と、スペーサ部材19に通された棒状部材15の端部において小径部16に当接可能となるように設けられた大径部13dとが設けられている。この場合においても、コイル14(電子放射構造体移動部54)は、大径部13dの位置に対応するように突出部分12bの外壁側に設けられ、棒状部材15側の大径部13dがスペーサ部材19に当接するように棒状部材15に磁力を付与する。
The
この場合も上記第4実施形態と同様に、コイル14(電子放射構造体移動部54)が、棒状部材15に磁力を付与することによって、レーザ支持光LS点灯時(図15(a))及び点灯後(維持時)(図15(b))の状態に応じて金属構造体13を連続レーザ光Lの光軸LA方向に移動する。
Also in this case, as in the fourth embodiment, the coil 14 (electron emission structure moving portion 54) applies a magnetic force to the rod-shaped
[第5実施形態]
図16は、本発明の第5実施形態に係る光源装置を示す図である。以下では、第5実施形態に係る光源装置について説明するが、第1〜4実施形態と重複する説明は省略する。図16に示すように、光源装置41は、集光位置移動部として、レーザ部2からの出射する連続レーザ光Lの出射エネルギーを調整する制御部55を備えている。また、光源装置41では、光学系3は、連続レーザ光Lを電子放射部13a(金属構造体13)の表面から離間した位置で集光させている。つまり、電子放射部13a(金属構造体13)の表面には、常にデフォーカス状態の連続レーザ光Lが照射される。
[Fifth Embodiment]
FIG. 16 is a diagram showing a light source device according to the fifth embodiment of the present invention. Below, although the light source device which concerns on 5th Embodiment is demonstrated, the description which overlaps with 1st-4th embodiment is abbreviate | omitted. As illustrated in FIG. 16, the
図17は、制御部55の作用を示す図である。図17(a)に示すように、レーザ支持光LS点灯時には、制御部55は、連続レーザ光Lの集光位置Fを電子放射部13a(金属構造体13)の表面から離間した位置に設定しつつ、電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度がレーザ支持光LS点灯可能な程度(例えば530kW/cm2程度)となるように、レーザ部2から出射する連続レーザ光Lの出射エネルギーを設定する。これにより、電子放射部13a(金属構造体13)の表面に照射される連続レーザ光Lは、デフォーカス状態でありながら、レーザ支持光LSを点灯することができる。
FIG. 17 is a diagram illustrating the operation of the
一方、図17(b)に示すように、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、制御部55は、連続レーザ光Lの集光位置Fをレーザ支持光LS点灯時の位置(図17(a)の位置)に保ったまま、レーザ部2から出射する連続レーザ光Lの出射エネルギーをレーザ支持光LS点灯時の連続レーザ光Lの出射エネルギーに対して低く設定する。具体的には、制御部55は、電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度を、例えばレーザ支持光LS点灯時の530kW/cm2程度から260kW/cm2程度とする。これにより、レーザ支持光LSを維持可能なエネルギーを持つ領域を連続レーザ光Lの集光位置F近傍のみとすることができるため、レーザ支持光LSを金属構造体13から離間した位置で維持することが可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 17B, after the laser support light LS is turned on (during maintenance), the
このように、光源装置41では、レーザ部2から出射する連続レーザ光Lを金属構造体13の表面から離間した位置に集光させつつ、連続レーザ光Lの出射エネルギーを制御部55によって調整する。つまり、光源装置41では、金属構造体13の表面には常にデフォーカス状態の連続レーザ光Lを照射し、さらにはレーザ支持光LS維持時の電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度をレーザ支持光LS点灯時の連続レーザ光Lのエネルギー密度に対して低くするため、金属構造体13の表面が局所的にスパッタリングされることを抑制できる。したがって、金属構造体13の長寿命化が図られる。また、光源装置41では、連続レーザ光Lの集光位置Fを機械的に移動させる必要がないため、連続レーザ光Lの集光位置を適切な位置に保つことができると共に、光学系3や発光封体11を移動させるための装置が不要となるため、光源装置の小型化が図られる。なお、連続レーザ光Lは、上述したように連続レーザ光Lの光軸LAと金属構造体13の延在方向の軸とが互いに同軸となるような方向から照射されてもよく、連続レーザ光Lの光軸LAと金属構造体13の延在方向の軸とが互いに交わるような方向から照射されてもよい。
As described above, in the
[第6実施形態]
図18〜20は、それぞれ本発明の第6実施形態に係る光源装置を示す図である。以下では、第6実施形態に係る光源装置について説明するが、第1〜5実施形態と重複する説明は省略する。
[Sixth Embodiment]
18-20 is a figure which shows the light source device which concerns on 6th Embodiment of this invention, respectively. Below, although the light source device which concerns on 6th Embodiment is demonstrated, the description which overlaps with 1st-5th embodiment is abbreviate | omitted.
図18〜20に示すように、光源装置81では、連続レーザ光Lは、発光封体91(光源7)に対して、連続レーザ光Lの光軸LAと金属構造体13の延在方向の軸とが互いに交わるような方向から照射されている。より具体的には、連続レーザ光Lは、連続レーザ光Lの光軸LAと金属構造体13の延在方向の軸とが互いに略直交するような方向から照射されており、バルブ12(特に球状部分12a)のうち、金属構造体13の延在方向の軸に対して側方に位置する側方部12dが連続レーザ光Lの入射部分(レーザ入射窓部LW)となっている。また、光源装置81では、光学系3は、連続レーザ光Lの集光位置Fの光軸LA方向における位置が電子放射部13aの略表面となるように、連続レーザ光Lを集光させている。また、金属構造体13の棒状部材15(支持部13b)の先端側には、電子放射部13aを保持する保持部13fと、保持部13fよりも基端側に、保持部13f、及び棒状部材15(支持部13b)の基端側(基端部13g)に比してくびれるように縮径した縮径部13eとが形成されている。縮径部13eは、バルブ12の突出部分12bにおける球状部分12a側の端部に対応する位置に設けられている。
As shown in FIGS. 18 to 20, in the
本実施形態では、例えば光学系3と光ファイバ4のヘッド4aとが収容された筐体17は、集光位置移動部としてのアクチュエータ18(光学系移動部52)に保持されており、レーザ支持光LS点灯前、点灯時及び点灯後(維持時)の状態に応じて、アクチュエータ18(光学系移動部52)によって連続レーザ光Lの光軸LA方向と略直交する方向(金属構造体13の延在方向の軸に沿った方向)に移動される。
In the present embodiment, for example, the
すなわち、レーザ支持光LS点灯前には、図18に示すように、筐体17は、例えば連続レーザ光Lが棒状部材15(支持部13b)の保持部13fに照射されるような位置で保持されている。このとき、保持部13fは電子放射部13aよりも大径であるので、保持部13fの表面が電子放射部13aの表面よりもレーザ入射窓部LW側に位置することから、保持部13fに照射される連続レーザ光Lは、見かけ上、保持部13fの内部の仮想の集光位置F’で集光され、保持部13fの略表面においてはスパッタリングが生じない程度のエネルギー密度にデフォーカスした状態で照射される。レーザ支持光LS点灯時には、図19に示すように、筐体17は、連続レーザ光Lが電子放射部13aに照射されるような位置に移動される。このとき、連続レーザ光Lの集光位置Fは、電子放射部13aの略表面に位置している。レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、図20に示すように、筐体17は、連続レーザ光Lの集光位置Fがレーザ支持光LS点灯時の集光位置Fに対して電子放射部13a(金属構造体13)から離間し、内部空間Sの空間領域に位置するように移動され、保持される。その結果、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、電子放射部13a(金属構造体13)とレーザ支持光LSとが互いに離間するとともに、連続レーザ光Lの電子放射部13a(金属構造体13)への照射を避けることができる。つまり、レーザ支持光LS維持時の電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度を、レーザ支持光LS点灯時の電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度に対して低くすることができる。
That is, before the laser support light LS is turned on, as shown in FIG. 18, the
このように、光源装置81では、光学系3を含む筐体17をアクチュエータ18(光学系移動部52)によって移動させるという簡易な構成で、連続レーザ光Lの集光位置Fを容易に金属構造体13から連続レーザ光Lの光軸LA方向と交わる方向(金属構造体13の延在方向の軸に沿った方向)に離間させることができる。これにより、電子放射部13a(金属構造体13)の表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度を、レーザ支持光LS点灯前、点灯時、及び点灯後(維持時)の各状態に適したエネルギー密度とすることが可能となる。
Thus, in the
本実施形態では、レーザ支持光LS点灯前に、連続レーザ光Lをスパッタリングが生じない程度のエネルギー密度でデフォーカスした状態で棒状部材15(支持部13b)の保持部13fに照射していることで、保持部13fがスパッタリングされることなく加熱され、それに伴って電子放射部13a(金属構造体13)の温度も上昇する。さらに、縮径部13eが形成されていることによって、保持部13fから基端部13g側への熱伝導経路が制限されているので、連続レーザ光Lの照射による電子放射部13a(金属構造体13)の加熱をより効率良く行うことができる。また、棒状部材15(支持部13b)の一部を縮径することで、縮径部13eの表面がバルブ12の内壁面から離間するため、縮径部13eからバルブ12への熱の逃げも抑制できる。そのため、後続のレーザ支持光LS点灯時において電子放射部13a(金属構造体13)から電子を放出させやすくすることができ、レーザ支持光LSを点灯させることが容易となる。なお、本実施形態では、連続レーザ光Lの照射による加熱を行うために、棒状部材15(支持部13b)は、加熱に耐え得るモリブデンやタングステンといった高融点金属からなるのが特に好ましい。
In this embodiment, before the laser support light LS is turned on, the continuous laser light L is irradiated to the holding
また、レーザ支持光LS点灯時には、レーザ支持光LSの点灯に十分なエネルギー密度で連続レーザ光Lを電子放射部13aの表面に対して照射できるため、レーザ支持光LSを確実に点灯させることができる。そして、レーザ支持光LS点灯後(維持時)には、金属構造体13から離間した内部空間Sの空間領域に移動させたレーザ支持光LSに対して連続レーザ光Lを照射することでレーザ支持光LSを維持する。そのため、レーザ支持光LSによる金属構造体13のスパッタリングを抑制できる一方で、金属構造体13に対しては連続レーザ光Lも照射されないため、連続レーザ光Lによる金属構造体13のスパッタリングをも抑制できる。よって、スパッタリングによる金属構造体13の劣化及びバルブ12の内壁の汚れを抑制して発光封体11(光源7)の長寿命化を実現できるため、光源装置として十分な長寿命化が図られる。
In addition, when the laser support light LS is turned on, the continuous laser light L can be applied to the surface of the
上記第6実施形態では、縮径部13eはバルブ12の突出部分12bにおける球状部分12a側の端部に対応する位置に設けられていたが、縮径部13eは、球状部分12aに入り込むように形成されていてもよく、また、縮径部13eは、棒状部材15(支持部13b)の基端側まで連続して延在していてもよい。また、上記第6実施形態では、電子放射部13aは例えば細径の円柱状に形成されていたが、図21に示すように、電子放射部23aは、例えば棒状部材15(支持部13b)の延在する軸方向に延びる細径の円柱部24と、円柱部24の先端側に設けられた傾斜部25とを有していてもよい。傾斜部25には、円柱部24の延在方向の軸に対して傾斜した傾斜面25aが形成されており、この傾斜面25aは、連続レーザ光Lの光軸LAに対しても傾斜している。
In the sixth embodiment, the reduced
図22は、電子放射部23a(金属構造体23)の作用を示す要部拡大図である。通常、レーザ支持光LSを点灯させる際には、連続レーザ光Lの集光位置Fを、電子放射部23aの略表面に位置するように集光させるのが好ましいが、そのためには光学系3の厳密な調整を要する場合がある。なお、連続レーザ光Lの集光位置Fが電子放射部23aの略表面でなくとも、電子放射部23aの略表面における連続レーザ光Lのエネルギー密度が十分に高ければレーザ支持光LSの点灯は可能だが、そのためにはより大出力のレーザが必要になる。これに対して、本実施形態においては、レーザの出力を変更することなく、連続レーザ光Lの集光位置Fの光軸LA方向における位置精度に余裕を持たせることが可能となる。まず、図22(a)に示すように、電子放射部23aにおける連続レーザ光Lの集光位置Fを、光軸LA方向における円柱部24の内部に確実に収まる程度の位置精度で仮想の集光位置F’として位置決めする。次いで、円柱部24の延在方向の軸に沿った方向に、連続レーザ光Lの仮想の集光位置F’が棒状部材15(支持部13b)側から傾斜部25側へ移動するように、アクチュエータ18によって筐体17を移動させる。その結果、図22(b)に示すように、連続レーザ光Lの集光位置Fを、電子放射部23aの傾斜部25における傾斜面25aの略表面上のいずれかの位置に確実に位置させることができるので、レーザ支持光LSを点灯することができる。
FIG. 22 is an enlarged view of a main part showing the operation of the
このように、電子放射部23aには、レーザ支持光LS点灯時に連続レーザ光Lを移動させることで、電子放射部23aの略表面のいずれかの位置に連続レーザ光Lの集光位置Fを位置させるための傾斜面25aが形成されている。このため、光学系3を厳密に調整しなくとも、仮想の集光位置F’が円柱部24の内部に位置する限りにおいては、連続レーザ光Lの集光位置Fを傾斜面25aの略表面上のいずれかの位置に確実に位置させることができるので、レーザ支持光LSを点灯できる。なお、本実施形態においては、連続レーザ光Lが円柱部24に照射されているとき(図22(a))の円柱部24の表面における連続レーザ光Lは、スパッタリングが生じない程度のエネルギー密度でデフォーカスされた状態であるため、連続レーザ光Lの円柱部24への照射によって、電子放射部23aを加熱することとなり、後続する連続レーザ光Lの傾斜面25aへの照射時におけるレーザ支持光LSの点灯を容易にする効果を奏する。
As described above, by moving the continuous laser light L to the
上記第6実施形態では、アクチュエータ18(光学系移動部52)によって連続レーザ光Lの集光位置Fを移動させていたが、光学系3の調整によって連続レーザ光Lの集光位置Fを移動させてもよい。また、上記第3実施形態で説明した発光封体移動部53を適用することによって連続レーザ光Lの集光位置Fを移動させてもよく、上記第4実施形態で説明した電子放射構造体移動部54を適用することによって連続レーザ光Lの集光位置Fを移動させてもよい。これらの場合でも上記第6実施形態と同様に、スパッタリングによる金属構造体13の劣化及びバルブ12の内壁の汚れを抑制して発光封体11(光源7)の長寿命化を実現できるため、光源装置として十分な長寿命化が図られる。
In the sixth embodiment, the condensing position F of the continuous laser light L is moved by the actuator 18 (the optical system moving unit 52). However, the condensing position F of the continuous laser light L is moved by adjusting the
上述した実施形態においては、いずれもレーザ支持光LSを、点灯時における連続レーザ光Lの光軸LA上又は連続レーザ光Lの移動方向軸上に移動させて維持していたが、内部空間Sの空間領域における任意の位置に移動させて維持してもよい。この場合、金属構造体に対するレーザ支持光LSの影響をさらに低減できるような位置を選択したり、外部の光学系等に合わせて、レーザ支持光LSを光源7から取り出すのに適した位置を選択することができる。また、縮径部13eを第6実施形態以外の実施形態に採用した場合でも、電子放射部13a(金属構造体13)の加熱効率を向上させ、電子放射部13a(金属構造体13)から電子を放出させやすくすることができる。
In the above-described embodiments, the laser support light LS is moved and maintained on the optical axis LA of the continuous laser light L or the movement direction axis of the continuous laser light L at the time of lighting. It may be moved to an arbitrary position in the space area. In this case, a position where the influence of the laser support light LS on the metal structure can be further reduced is selected, or a position suitable for taking out the laser support light LS from the
1,21,31,41,81…光源装置、2…レーザ部、3…光学系、7…光源、8,28…光学部材、9,29,39,49…透明媒体、11,61,71…発光封体、13,23…金属構造体(電子放射構造体)、14…コイル、18…アクチュエータ、25a…傾斜面、51…光路長調整部、52…光学系移動部、53…発光封体移動部、54…電子放射構造体移動部、55…制御部、F…集光位置、G…発光ガス、L…連続レーザ光、LA…光軸、LS…レーザ支持光、S…内部空間。
1, 21, 31, 41, 81 ... light source device, 2 ... laser unit, 3 ... optical system, 7 ... light source, 8, 28 ... optical member, 9, 29, 39, 49 ... transparent medium, 11, 61,71 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Light emitting envelope, 13, 23 ... Metal structure (electron emission structure), 14 ... Coil, 18 ... Actuator, 25a ... Inclined surface, 51 ... Optical path length adjusting part, 52 ... Optical system moving part, 53 ... Light emitting envelope
Claims (14)
内部空間に発光ガスが封入された発光封体、及び、前記内部空間に配置され、前記連続レーザ光の照射によって電子を放射する易電子放射物質を含有する電子放射構造体を有する光源と、
前記連続レーザ光を前記内部空間に集光させる光学系と、
前記電子放射構造体の表面における前記連続レーザ光のエネルギー密度を制御する制御部と、を備え、
前記光源は、前記内部空間において、前記レーザ部からの前記連続レーザ光の照射によって点灯する前記発光ガスのプラズマ発光であるレーザ支持光を、前記レーザ部からの前記連続レーザ光の照射によって維持し、
前記制御部は、前記レーザ支持光維持時の前記電子放射構造体の表面における前記連続レーザ光のエネルギー密度を、前記レーザ支持光点灯時の前記電子放射構造体の表面における前記連続レーザ光のエネルギー密度に対して低くすることを特徴とする光源装置。 A laser unit that emits continuous laser light;
A light-emitting envelope in which a luminescent gas is sealed in an internal space; and a light source having an electron-emitting structure that is arranged in the internal space and contains an electron-emitting material that emits electrons when irradiated with the continuous laser light;
An optical system for condensing the continuous laser light in the internal space;
A controller that controls the energy density of the continuous laser light on the surface of the electron emission structure, and
The light source maintains laser support light, which is plasma emission of the luminescent gas that is turned on by irradiation of the continuous laser light from the laser unit, in the internal space by irradiation of the continuous laser light from the laser unit. ,
The control unit determines the energy density of the continuous laser light on the surface of the electron emission structure when the laser support light is maintained, and the energy density of the continuous laser light on the surface of the electron emission structure when the laser support light is turned on. A light source device characterized by being made lower than the density.
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