JPS6190481A

JPS6190481A - パルスレ−ザ発振器

Info

Publication number: JPS6190481A
Application number: JP21283884A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sato; 行雄佐藤; Hitoshi Wakata; 若田　仁志; Takeo Haruta; 春田　健雄; Haruhiko Nagai; 治彦永井; Hajime Nakatani; 元中谷; Toshio Yoshida; 寿夫吉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-10-09
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1986-05-08
Also published as: JPH0535585B2

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、横方向励起型パルスレーザ発振器の改良に
関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は従来この種のものとして代表的な横方向励起型
パルスレーザで、時にエキシマレーザ（例えばＡｒＦ、
　ＫｒＦ、　ＸｅＦｌＸｅｌ）　、窒素レーザ等で良く
使われる装置の１例を示す縦断面図、第５図は第４図を
ｖ−ｖ線より見た横断面図である。

図において、（１）は第１の主電極すなわちこの例では
両極、（２）は両極（１）の背面に設置され、両極（１
）の基板とレーザ筐体の一部を兼ねる絶縁性［極基板、
（３）は両極１υと対向する第２の主電極すなわちこの
例では陽極、（４）は導電性の電極基板、（５ａ）は両
極（１）の近くに配置され、絶縁性電極基板（２）に一
端が埋設された第１の予備電離電極、（５ｄ）は陽極（
３）と電気的譬こ接続され、第１の予備電離電極（５ａ
）と対向する第２の予備電離電極、（７）は絶縁性電極
基板（２）を介して両極（１）と反対側に設置され、主
電極（１）、（３）に並列接続されたピーキングコンデ
ンサー、（６）は両極（１）とコンデンサー（３）を接
続する主放電回路導電板、（８）は主放電によってレー
ザが励起される放電励起部、（９）は放電励起部（８）
を主放電に先立って予備電離する紫外光、α１は紫外光
（９）を発生する予備電離ギャップ、＠はレーザ発振光
軸、＠はレーザガス流を示す矢印、（至）はレーザガス
を冷却する熱交換器、ａ◆はレーザガスを循環するブロ
ワ−１（ハ）はレーザガスの循環系を構成するガスダク
ト、αＱはレーザガスを封入するレーザ巨木αηはピー
キングコンデンサー（７）（ζパルス充電するメインコ
ンデンサー、（ト）はメインコンデンサー〇７）を充電
する高圧電源、ＯｎはメインコンデンサーＱカの充電路
を形成する充電用インダクタンス、翰はレーザをスイッ
チングするスイッチング素玉例えばギャップスイッチ、
サイラドロス半導体素子等）、０］）はスイッチング素
子（ホ）に流れるピーク電流を制限し、かつピーキング
コンデンサー（７）に対して均等に電荷を充電するイン
ダクタンス、（イ）は全反射鏡、（至）は部分反射鏡、
弼はレーザ光を示す矢印である。

次に動作について説明する。

１例としてＫｒＦレーザの場合について説明する。

レーザ筐体αＱに封入され、ガスダクト（至）、ブロワ
−Ｑ４、熱交換器（転）からなるガス循環系により、冷
却されたＫｖとＦ２とＨｅ（またわＡｒかＮｅ）からな
るレーザガス（２）が、蔭ｆＭ１１３と陽極（３）の間
に矢印（２）の方向から流し込まれる。

高圧電源（ト）により、メインコンデンサーｃＡｆ）が
所定の電圧で充電される。

スイッチング素子（１）がＯＮされると、メインコンデ
ンサー〇ηに蓄えられた電荷が、インダクタンス２１）
、予備電離電極（６ａ）、　（５ｂ）、予備電離ギャッ
プα（１，ｌ！ｔＭ基板（４ンを通じて、ピーキングコ
ンデンサー（７）をパルス充電する。

その際、予備電離ギヤツブ叫はアーク放電で接続され、
紫外光（９）を発生する。

これＥζより、両極（１）の近傍、ならびに放電励起部
（８）の全域に亘り、レーザガス（２）が弱電離状態（
電子密度ｎｏ＝１０’　〜１０’（ｊＱ／ｄ　）となる
。

ピーキングコンデンサー（７）の充電により、両極（１
）と陽極（３）の間の電圧が放電開始電圧に達すると、
ピーキングコンデンサー（７）に蓄えられた電荷は、予
備電離ギャップ＋ＩＱ　、予備電離電極（５ａ）＊　（
５ｂ）を通じて一気に両極１１）、陽極（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）が紫外光（９）に
よって均一な予備電離状態にされているたべ均一なグロ
ー放電となる。

この放電により形成された放電励起部（８）では励起状
態のＫｒＦが生成され、反転分布が形成される。

放電励起部（８）を挾み対向配置した全反射鏡（イ）と
部分反射鏡に）から成る光共振器により、レーザ発振が
生じ、部分反射鏡−からレーザビーム（ハ）が出射する
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、エキシマレーザにおいては、逆転分布を形成
するエキシマ分子（例えばＫｒＦ＊、　Ｘｅ　　　−１
＊）の寿命が数ｎｓ〜数士ｎｓと極めて短がい。

そのため、レーザの高出力化、高効率化を実現するため
には、極めて立ち上がりが速く（例えば数ｎｓ）、ピー
クパワーの高い（例えば数醍冶）電力投入が必要である
。

この条件は多分に主放電回路（第１図の例では、予備電
離電極（５ａ）ｊ　（５ｂ）、ピーキングコンデンサー
（７）、主放電回路導電板（６）、両極（１）、陽極（
３）、陽極基板（４）が形成する回路）の浮遊のインダ
クタンスで決まり、これを小さく押えること、具体的に
は先の主放電回路の断面積をできるだけ小さくすること
が重要である。

このため、放電励起部（８）に予備電離電極（Ｓａ）ｔ
（５ｂ）をなるべく近づけるのが望ましい。

しかしながら、従来の装置の構成では、予備電離電極（
５ａ）、　（５ｂ）を放電励起部（８）に近づけると、
両極（１）と第１の予備電離電極（５ａ）の間で絶縁性
電極基板（２）表面またはレーザガス（２）中を媒介と
じて放電が起こり、主電極＋１）　、　（３）間におい
ては放電が行なわれないという問題点があったつまた、予備電離ギャップ（１０の位置も同じ理由により
放電励起部（８）に近づけられず、十分な予備電離効果
を発揮できないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、高出力で高効率、なおかつ出力の安定したパ
ルスレーザ発振器を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〕

この発明に係るパルスレーザ発振器は、絶縁性電極基板
に連設され、第１の主電極と第１の予備電離電極の間の
放電を防止する絶縁壁を備えたものである。

〔作用〕

この発明における絶縁壁は、第１の主電極と第１の予備
電離電極の間の放電を防止するので、予備電離電極と予
備電離ギャップの位置的な自由間は非常に増加し、主放
電回路の浮遊のインダクタンスを小さくできると共に予
備電離効果をも高めることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。

第１図はこの発明の一実施例の主要部を示す縦断面図、
第２図は第１図をｌ−１線より見た平面図である。

図において、（ホ）は絶縁性電極基板（２）に連設され
、第１の主電極（１）と第１の予備電離電極（５ａ）の
間に設けられた絶縁壁すなわち電極用絶縁壁であり、こ
の例では第１の主電極（１）はこの絶縁壁（至）によっ
て囲まれている。

次に動作について、従来例との相違点にポイントを置い
て説明する。

予備電離ギャップｕ０と放電励起部（８）が近接してい
る場合、絶縁性電極基板（２）の表面またはレーザガス
を媒介として、第１の主電極（１）と第１の予備電離電
極（５ａ）の間で放電が起ころうとするが、電極用絶縁
壁（２）があるためこれを防止することができる。

したがって、予備電離電極（５ａ）、　（５ｂ）を放電
励起部（８）に近づけることが可能となり、主放電回路
の浮遊のインダクタンスを減らすことができる。

また同時に、予備電離ギャップＱＯの位置も最適化する
ことができる。

これらの作用により、高出力で高効率、なおかつ出力の
安定したパルスレーザ発振器を実現できる。

なお、電極用絶縁壁（ハ）の高さは、レーザガス流への
影響、絶縁壁としての有効な作用という観点から、第１
の主電極面＋１）とほぼ等しい高さにするのが望ましい
。

また、上記実施例では電極用絶縁壁（２）によって第１
の主電極（１）の側面を囲った場合について説明したが
、予備電離電極（５ａ）＃　（５ｂ）の配置によっては
、第１の主電極（１）と第１の予備電離電極（５ａ）の
間にのみ電極用絶縁壁（ホ）を設けても上記実施例と同
様の効果を奏する。

第８図はこの発明の他の実施例の主要部を示す縦断面図
である。

図において、（２６）は絶縁性電極基板（２））こ連設
され、主放電回路導電板（６）とコンデンサー（７）の
間に設けられた絶縁壁すなわちコンデンサー用絶縁壁で
あり、レーザガス雰囲気外での第１の電極（１）と第１
の予備電離電極（５ａ）の間の絶縁破壊を防止すること
ができる。

これにより、ピーキングコンデンサー（７）の設定位置
に自由度が与えられ、主放電回路に浮遊するインダクタ
ンスをより小さくすることが可能となり、この発明の効
果を一層高めることができる。

なお、この実施例では電極用絶縁壁（２）とコンデンサ
用絶縁壁Ｇ２６）とを併設した場合について説明したが
、コンデンサ用絶縁壁（２６）のみを備えた場合でも上
記実施例と同様の効果が得られる。

なお、上記実施例ではエキシマレーザ媒質を用いた場合
について説明したが、Ｆ　、　Ｎ、　、　ＨＦ、ＣＤ。

レーザ等、他のレーザ媒質を用いた場合にも適用できる
のは言うまでもない。

また、上記実施例では、工業的に有用な、１秒間に数百
回から数千回に亘ってレーザ発振を行なう、ガス流のあ
る装置について説明したが、ガス流のない装置に本発明
を適用しても同様の効果が得られることはいうまでもな
い。

〔発明社考喋→の効果〕

以上のように、この発明によれば、第１の主電極と第１
の予備電離電極の間に絶縁性電極基板ｌこ連設された絶
縁壁を備えたので、第１の主電極と第１の予備電離電極
間の放電を防止でき、高出力で高効率、なおかつ出力が
安定したパルスレーザ発振器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるパルスレーザ発振器
の要部を示す縦断面図、第２図は第１図をト■線方向か
ら見た平面図、第８図はこの発明の他の実施例１ζよる
パルスレーザ発振器の要部を示す縦断面図、第４図は従
来のパルスレーザ発振器を示す縦断面図、第５図は第４
図のＶ−ｖ線横断面図である。図において、（１）は第１の主電極、（２）は絶縁性電
極基板、（３）は第２の主電極、（５ａ）は第１の予備
電離電極、（５ｂ）は第２の予備電離電極、（６）は主
放電回路導電板、（７）はコンデンサー、（至）、（（
６）は絶縁壁、である。なお、各図中同一符号は同一または担当部分を示すもの
とする。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザガス中に対向して配設された第１および第
２の主電極と、第１の主電極の背面に存在する絶縁性電
極基板と、この絶縁性電極基板を介して第１の主電極と
反対側に設置され、上記主電極に並列接続されたコンデ
ンサーと、上記主電極の近くに配置され、上記絶縁性電
極基板に一端が理設された一個以上の第１の予備電離電
極と、第２の主電極と電気的に接続され、第１の予備電
離電極と対向し、かつ第１の予備電離電極と共に上記主
電極と上記コンデンサーによつて形成される回路の一部
をなす一個以上の第２の予備電離電極と、上記コンデン
サーにパルス的に充電する回路とを備え、上記コンデン
サーに充電された電荷の放出により、上記主電極間にパ
ルス状の放電を生成し、光共振器からレーザ光を出射さ
せるように構成するパルスレーザ発振器において、上記
絶縁性電極基板に連設され、第１の主電極と第１の予備
電離電極の間の放電を防止する絶縁壁を有することを特
徴とするパルスレーザ発振器。
（２）絶縁壁は第１の主電極と第１の予備電離電極の間
に設けられている特許請求の範囲第１項記載のパルスレ
ーザ発振器。
（３）絶縁壁の高さは第１の主電極の放電面とほぼ等し
い高さである特許請求の範囲第２項記載のパルスレーザ
発振器。
（４）絶縁壁は、第１の主電極とコンデンサーとを電気
的に接続する主放電回路導電板と上記コンデンサーとの
間に設けられている特許請求の範囲第１項記載のパルス
レーザ発振器。