JPH01140689A - ガスレーザ装置 - Google Patents
ガスレーザ装置Info
- Publication number
- JPH01140689A JPH01140689A JP62299462A JP29946287A JPH01140689A JP H01140689 A JPH01140689 A JP H01140689A JP 62299462 A JP62299462 A JP 62299462A JP 29946287 A JP29946287 A JP 29946287A JP H01140689 A JPH01140689 A JP H01140689A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- medium gas
- laser medium
- flow path
- main discharge
- Prior art date
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/036—Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Lasers (AREA)
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。
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）
エキシマレーザなどの横方向放電励起ガスレーザ装置な
どに関するものである。
どに関するものである。
（従来の技術）
近年レーザ光をエネルギー源とするレーザ加工機が実用
化されてむνるがその加工性能はレーザ出力に大きく依
存する。特にエキシマレーザ等のガスレーザ装置はその
応用分野が広く特に高出力化が要求されている。
化されてむνるがその加工性能はレーザ出力に大きく依
存する。特にエキシマレーザ等のガスレーザ装置はその
応用分野が広く特に高出力化が要求されている。
従来の横方向放電励起ガスレーザ装置の構造と高出力化
を進めるための問題点等をエキシマレーザを例にとって
説明する。
を進めるための問題点等をエキシマレーザを例にとって
説明する。
第３図は従来のエキシマレーザ装置を示すものである。
第３図に於いてレーザチャンバ３０１内に予備電離電極
３０４ａ、３０４ｂが設けられその近傍に主放電々極３
０５ａ、３０５ｂが設けられ、主放電々極３０５ａ、３
０５ｂの間はレーザ媒質ガスが流れる流路となっている
。３０９はレーザ媒質ガスを冷却する熱交換器°であり
、３０８はレーザ媒質ガスを循環させるための貫流ファ
ンであり、レーザ媒質ガスを矢印Ａの方向に循環させる
。
３０４ａ、３０４ｂが設けられその近傍に主放電々極３
０５ａ、３０５ｂが設けられ、主放電々極３０５ａ、３
０５ｂの間はレーザ媒質ガスが流れる流路となっている
。３０９はレーザ媒質ガスを冷却する熱交換器°であり
、３０８はレーザ媒質ガスを循環させるための貫流ファ
ンであり、レーザ媒質ガスを矢印Ａの方向に循環させる
。
この様な構成において、予０！電離電極３０４ａ、３０
４ｂにアーク放電を発生させ紫外線予備電離を行わせる
。
４ｂにアーク放電を発生させ紫外線予備電離を行わせる
。
図示していない放電コンデンサの噌端子間電圧があるし
きい値に達すると主放電々極３０５ａ、３０５ｂの間で
主放電がおこり主放電々極３０５ａ、３０５ｂの間のレ
ーザ媒質ガスが励起され、レーザチャンバ３０１の両端
に設置された図示されていないレーザ共振器の間で増巾
しレーザ発振される。
きい値に達すると主放電々極３０５ａ、３０５ｂの間で
主放電がおこり主放電々極３０５ａ、３０５ｂの間のレ
ーザ媒質ガスが励起され、レーザチャンバ３０１の両端
に設置された図示されていないレーザ共振器の間で増巾
しレーザ発振される。
レーザ媒質ガスは予備電離電極３０４ａ、３０４ｂ及び
主放電々極３０５ａ、３０５ｂにより劣化するため貫流
ファン３０８により矢印Ａの方向に循環され、熱交換器
３０９で冷却される。
主放電々極３０５ａ、３０５ｂにより劣化するため貫流
ファン３０８により矢印Ａの方向に循環され、熱交換器
３０９で冷却される。
冷却、再生されたレーザ媒質ガスは貫流ファン３０８に
より再度放電領域すなわち予（１ｗｔ離電極電極３０４
ａ、３０４ｂ主放電々極３０５ａ０５ｂの間に送られる
。
より再度放電領域すなわち予（１ｗｔ離電極電極３０４
ａ、３０４ｂ主放電々極３０５ａ０５ｂの間に送られる
。
エキシマレーザの場合は一般的にはレーザ媒質ガスを数
＋ｎ５ｅｃという短時間に強励起し、パルス発振させる
ため、１パルス発振ごとのレーザ媒質ガスの劣化が著し
く、再生にある程度の時間を要する。
＋ｎ５ｅｃという短時間に強励起し、パルス発振させる
ため、１パルス発振ごとのレーザ媒質ガスの劣化が著し
く、再生にある程度の時間を要する。
従って主放電によって劣化したレーザ媒質ガスを主放電
領域から完全に除去し終らないまま次の主放電を行うと
主放電が不安定となりパルスレーザ出力が低下する。
領域から完全に除去し終らないまま次の主放電を行うと
主放電が不安定となりパルスレーザ出力が低下する。
従ってレーザ媒質ガスを高速で循環する必要が生ずる。
すなわち、主放電々極近辺でのレーザ媒質ガス流速を高
めるため （１）貫流ファンを高速度で回転させる。
めるため （１）貫流ファンを高速度で回転させる。
（２）貫流ファンを大型化する。
（３）貫流ファンの位置、ガス流路を最適化する。
等の対策が行なわれている。
上記（３）の対策を行った従来例を第４図に示す。第４
図に於いて、レーザチャンバ４０１内に外側ガイド４０
２ａ、４０２ｂを設け、外側ガイド４０２ａ、４０２ｂ
と主放電々極４゜５ａとでレーザ媒質ガス流路の外側壁
を形成している。
図に於いて、レーザチャンバ４０１内に外側ガイド４０
２ａ、４０２ｂを設け、外側ガイド４０２ａ、４０２ｂ
と主放電々極４゜５ａとでレーザ媒質ガス流路の外側壁
を形成している。
又主放電々Ｂｉ４０５ ｂと内側ガイド４０７とでレー
ザ媒質ガス流路の内側壁を形成している。
ザ媒質ガス流路の内側壁を形成している。
この様な構成にして貫流ファン４０８を回転させレーザ
媒質ガスを矢印Ａ方向に循環させ熱交換器４０９で冷却
している。
媒質ガスを矢印Ａ方向に循環させ熱交換器４０９で冷却
している。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、このような従来のガスレーザ装置は種々
の対策が行なわれているが （ａ）ガス流路中に熱交換器を入れるのでレーザ媒質ガ
スの流れを妨害する。
の対策が行なわれているが （ａ）ガス流路中に熱交換器を入れるのでレーザ媒質ガ
スの流れを妨害する。
（ｂ）ガス流路と比較して主放電々極との間隔が極端に
狭く流路内の圧力損失が大きくなる。
狭く流路内の圧力損失が大きくなる。
（Ｃ）主放電々極付近にはエキシマレーザの構造上予備
電離電極など突起物があるため乱流等が発生し流路内の
圧力損失が大きくなる等の問題があった。
電離電極など突起物があるため乱流等が発生し流路内の
圧力損失が大きくなる等の問題があった。
しかも上記（ａ）の場合、レーザ媒質ガスを冷却し再生
する必要上熱交換器を除去、あるいはレーザ媒質ガス流
路からはずすことは不可能であり、（ｂ）、（Ｃ）につ
いてもレーザチャンバ放電回路等の大きさ形状等の問題
から流路内の圧力損失の改善には限界があった。
する必要上熱交換器を除去、あるいはレーザ媒質ガス流
路からはずすことは不可能であり、（ｂ）、（Ｃ）につ
いてもレーザチャンバ放電回路等の大きさ形状等の問題
から流路内の圧力損失の改善には限界があった。
特に貫流ファンは他の送風器とくらべると揚程が小さく
わずかな流路内圧力損失でも性能が大きく低下してしま
うため圧力損失の改善は大きな問題であった。
わずかな流路内圧力損失でも性能が大きく低下してしま
うため圧力損失の改善は大きな問題であった。
（問題点を解決するための手段）
本発明はレーザ媒質ガス流路内にある障害物、突起物、
流路抵抗等により発生した流路内圧力損失を貫流ファン
を追加することにより補償しレーザ媒質ガスの高い流速
を得ようというものである。
流路抵抗等により発生した流路内圧力損失を貫流ファン
を追加することにより補償しレーザ媒質ガスの高い流速
を得ようというものである。
即ち従来１台であった貫流ファンを増設し最も圧力損失
の大きい点をはさんで設置して、上記の問題点を解決す
る。
の大きい点をはさんで設置して、上記の問題点を解決す
る。
（作用）
最も圧力損失の大きい点の上流側にある貫流ファンはレ
ーザ媒質ガスを送りこむように作用し、下流側に設置さ
れた貫流ファンは上述の圧力損失の大きい点を通過した
ことによって低下したレーザ媒質ガスの流速を高めるよ
うに作用する。
ーザ媒質ガスを送りこむように作用し、下流側に設置さ
れた貫流ファンは上述の圧力損失の大きい点を通過した
ことによって低下したレーザ媒質ガスの流速を高めるよ
うに作用する。
（実施例）
二の発明の第１実施例を第１図に基づいて説明する。
第１図に於てレーザチャンバ１０１内に外側ガイド１０
２ａ、１０３ａ、１０２ｂ、１．０３ｂと予備電離電極
１０４ａ、１０４ｂ主放電々極１０５ａ、１０５ｂが設
けてあり、外側ガイド １０２ａ、 １０３ａ
、 １０２ｂ、 １０３ｂ と主放電々
極１０５ａとでレーザ媒質ガス流路の外側壁を形成して
いる。
２ａ、１０３ａ、１０２ｂ、１．０３ｂと予備電離電極
１０４ａ、１０４ｂ主放電々極１０５ａ、１０５ｂが設
けてあり、外側ガイド １０２ａ、 １０３ａ
、 １０２ｂ、 １０３ｂ と主放電々
極１０５ａとでレーザ媒質ガス流路の外側壁を形成して
いる。
又主放電々極１０５ｂとその下方に設けられている内側
ガイド１０７でレーザ媒質ガス流路の内側壁を形成して
いる。
ガイド１０７でレーザ媒質ガス流路の内側壁を形成して
いる。
１０８ａ、１０８ｂは貫流ファンで熱交換器１０９の両
側にそれぞれ設けてあり、レーザ媒質ガスを矢印Ａ、Ｂ
の方向に循環させる。
側にそれぞれ設けてあり、レーザ媒質ガスを矢印Ａ、Ｂ
の方向に循環させる。
以上の様な構成でレーザの１パルス当りのエネルギーを
大きくするためにレーザ媒質ガスの励起強度を高めると
レーザ媒質ガスの劣化が著しくなり、再生のための熱交
換器１０９が大がかりなものとなる。
大きくするためにレーザ媒質ガスの励起強度を高めると
レーザ媒質ガスの劣化が著しくなり、再生のための熱交
換器１０９が大がかりなものとなる。
従って熱交換器１０９により循環するレーザ媒質ガスの
圧力損失が大きくなり、レーザ媒質ガスの流速が低下し
高繰り返し発振が困難になる。
圧力損失が大きくなり、レーザ媒質ガスの流速が低下し
高繰り返し発振が困難になる。
そこでレーザ媒質ガスが循環する流路で最も圧力損失の
大きくなる点すなわち熱交換器１０９の両側に１台づつ
計２台の貫流ファン１０８ａ、１０８ｂを設置し、貫流
ファン１０８ｂにより熱交換器１０９に送り込まれたレ
ーザ媒質ガスは貫流ファン１０８ａで再度加速され主放
電電極１０５ａ、１０５ｂの間に送り込まれる。
大きくなる点すなわち熱交換器１０９の両側に１台づつ
計２台の貫流ファン１０８ａ、１０８ｂを設置し、貫流
ファン１０８ｂにより熱交換器１０９に送り込まれたレ
ーザ媒質ガスは貫流ファン１０８ａで再度加速され主放
電電極１０５ａ、１０５ｂの間に送り込まれる。
本実施例において貫流ファン１０８ａ、１０８ｂの径お
よび回転数はそれぞれ異なってもかまわない。
よび回転数はそれぞれ異なってもかまわない。
この発明の第２実施例を第２図に基づいて説明する。
第２図に於てレーザチャンバ２０１内に外側ガイド２０
２ａ、２０３ａ、、２０２ｂ、２０３ｂと予備電離電極
２０４ａ、２０４ｂ主放電々極２０５ａ、２０５ｂが設
けてあり、外側ガイド２０２ａ、２０３ａ、２０２ｂ、
２０３ｂと主放電電極２０５ａとでレーザ媒質ガス流路
の・外側壁を形成している。
２ａ、２０３ａ、、２０２ｂ、２０３ｂと予備電離電極
２０４ａ、２０４ｂ主放電々極２０５ａ、２０５ｂが設
けてあり、外側ガイド２０２ａ、２０３ａ、２０２ｂ、
２０３ｂと主放電電極２０５ａとでレーザ媒質ガス流路
の・外側壁を形成している。
又主放電々極２０５ｂとその周辺に設けられている内側
ガイド２０７ａ、２０７ｂ、２０７Ｃでレーザ媒質ガス
流路の内側壁を形成している。
ガイド２０７ａ、２０７ｂ、２０７Ｃでレーザ媒質ガス
流路の内側壁を形成している。
２０８ａ、２０８ｂ、２０８Ｃは貫流ファンで、主放電
々極２０５ａ、２０５ｂが作るギャップの両側に１台ず
つ貫流ファン２０８ａ、２０８ｂが設置されており、熱
交換器２０９に接近した位置に１台貫流ファン２０８Ｃ
が設置されレーザ媒質ガスを矢印Ａ、Ｂ、Ｃの方向に循
環させる。
々極２０５ａ、２０５ｂが作るギャップの両側に１台ず
つ貫流ファン２０８ａ、２０８ｂが設置されており、熱
交換器２０９に接近した位置に１台貫流ファン２０８Ｃ
が設置されレーザ媒質ガスを矢印Ａ、Ｂ、Ｃの方向に循
環させる。
本実施例のレーザチャンバ２０１は大きさに厳しい制限
がなく巾Ｗが第１実施例のものと比較して大きいもので
ある。
がなく巾Ｗが第１実施例のものと比較して大きいもので
ある。
又１パルス当りのエネルギーも小さい場合であり熱交換
器２ｏ９’＋大ががりにする必要はなく圧力損失が少な
く、むしろ主放電々極２０５ａ、２０５ｂがレーザ媒質
ガス流路内で絞りとして作用するためこの点が圧力損失
が最大となる。
器２ｏ９’＋大ががりにする必要はなく圧力損失が少な
く、むしろ主放電々極２０５ａ、２０５ｂがレーザ媒質
ガス流路内で絞りとして作用するためこの点が圧力損失
が最大となる。
従ってこの点の両側に貫流ファン２０８ａ。
２０８ｂを設置して圧力損失を貫流しファン２０８ｂで
回復させている。
回復させている。
また本実施例の場合レーザチャンバ２０１のｒｌｌ Ｗ
が長くレーザ媒質ガス流路が長くなり流路抵抗が大きく
なるので熱交換器２０９の風下側゛′を流ファン２０８
ｃを設置している。
が長くレーザ媒質ガス流路が長くなり流路抵抗が大きく
なるので熱交換器２０９の風下側゛′を流ファン２０８
ｃを設置している。
本実施例においても各貫流ファン２０８ａ、２０８ｂ、
２０８Ｃの径および回転数が各々異なっても良い。
２０８Ｃの径および回転数が各々異なっても良い。
（発明の効果）
本発明によりレーザ媒質ガスの流速が高まりレーザを高
出力とすることが可能となった。
出力とすることが可能となった。
特にエキシマレーザのようなパルスガスレーザではｌパ
ルス当たりのエネルギーを高くしたまま高繰り返し発振
が可能となったため半導体製造装置などへの適用ができ
るようになった。
ルス当たりのエネルギーを高くしたまま高繰り返し発振
が可能となったため半導体製造装置などへの適用ができ
るようになった。
第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は本発明
の第２実施例を示す図、第３図、第４図は従来技術を示
す図である。 図中、１０１．２０１．３０１．４０１はレーザチャン
バ、１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ。 ２０３ａ、２０２ｂ、２０３ｂ、４０２ａ、４０２ｂは
外側ガイド、１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ
は主放電々極、１０７．２０７ａ、２０７ｂ、４０７は
内側ガイ１゛、１０８ａ、１０８ｂ、２０８ａ、２０８
ｂ、２０８ ｃ。 ３０８．４０８は貫流ファン、１０９．２０９．３０９
．４０９は熱交換器である。 出願人 株式会社小松製作所 代理人 （弁理士） 岡 １）和 喜 第１図 第２図
の第２実施例を示す図、第３図、第４図は従来技術を示
す図である。 図中、１０１．２０１．３０１．４０１はレーザチャン
バ、１０２ａ、１０２ｂ、２０２ａ。 ２０３ａ、２０２ｂ、２０３ｂ、４０２ａ、４０２ｂは
外側ガイド、１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ
は主放電々極、１０７．２０７ａ、２０７ｂ、４０７は
内側ガイ１゛、１０８ａ、１０８ｂ、２０８ａ、２０８
ｂ、２０８ ｃ。 ３０８．４０８は貫流ファン、１０９．２０９．３０９
．４０９は熱交換器である。 出願人 株式会社小松製作所 代理人 （弁理士） 岡 １）和 喜 第１図 第２図
Claims (1)
- レーザチャンバ内に設けた外側ガイドと内側ガイドによ
り主放電々極間にレーザ媒質ガスを循環させる流路を形
成し、流路内に熱交換器、送風機を設けたガスレーザ装
置に於て、該流路の圧力損失最大位置の上流側と下流側
に送風機を設けたことを特徴とするガスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299462A JPH01140689A (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | ガスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62299462A JPH01140689A (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | ガスレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01140689A true JPH01140689A (ja) | 1989-06-01 |
Family
ID=17872885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62299462A Pending JPH01140689A (ja) | 1987-11-26 | 1987-11-26 | ガスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01140689A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01205485A (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-17 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ発振器 |
-
1987
- 1987-11-26 JP JP62299462A patent/JPH01140689A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01205485A (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-17 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ発振器 |
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