JPH01151277A

JPH01151277A - パルスレーザ電極

Info

Publication number: JPH01151277A
Application number: JP30950787A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yasuoka; 康一安岡; Toru Tamagawa; 徹玉川; Hiromichi Kono; 広道河野; Tadashi Hibino; 正日比野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-06-14

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、パルスレーザ発振装置に係り、特に、そのパ
ルスレーザ電極に関するものである。　、（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、ＴＥＡ　Ｃｏ
、レーザ等のパルスレーザ発振装置では。

その動作圧力が散気圧もの高圧力であるため、上記の放
電は集中し、アーク放電になりやすい、これを防止する
ために、主放電に先立って予備電離を行うのが普通であ
る。第３図は、従来のパルスレーザ発振装置の一例を示
すものである。即ち。

第３図に示したように、レーザ媒質中に配置される主電
極１に対向する位置に主電極２が配設され、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、第２の主電極２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
３ａ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１，２は、パル
ス電源５に接続されている。

更に、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。

この様に構成された従来のパルスレーザ発振装置におい
ては、パルス電圧（）ＩＶパルス）が印加されると、Ｈ
Ｖパルス→ピーキングコンデンサ４ａ→予備電離電極３
ａ→予備電離電極３ｂ→ピーキングコンデンサ４ｂの回
路に電流が流れ、予備電離電極３８と予備電離電極３ｂ
間で発生する放電によって紫外線が発生する。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１と第２の主電極２間で行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。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述したような従来のパルスレーザ発振
装置においては、レーザガスの流路中に予備電離電極が
配置されているので、送風抵抗の増大を招いたり、主放
電領域のガス密度に粗密を生じさせる結果となっていた
。また、予備電離電極３ａ、３ｂ間に発生する紫外線の
強度が低く、紫外線によって電離される電子の密度は１
０７／ｄと少なく、また、紫外線強度分布も均一でなか
った。レーザガスを循環する構造状から予備電離電極３
ａ。

３ｂは分割して配設されているため、主放電領域を照射
する紫外線強度に粗密ができ易く、予備電離電極３ａ、
　３ｂの近傍における電子密度は高くなり。

この結果主放電の電流密度分布に粗密が発生して、注入
可能電力が制限されていた。このように、局所的に電流
密度が高いところが生じるためレーザ励起効率が低下し
全体のレーザ発振効率も低かった。

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１１！離により生じる紫外
線の強度を高め、また、紫外線強度分布の一様性を確保
するとともに、送風抵抗を減じて、高効率大出力のレー
ザ光を得ることができるパルスレーザ電極を提供するこ
とにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明のパルスレーザ電極は、第２の主電極の長手方向
両側に誘電体を密着して配設している。

（作　用）上のような構成を有する本発明によれば、誘電体表面で
起こる沿面放電により１強力な紫外線を発生させること
ができる。

また、−様に沿面放電させることにより紫外線の強度分
布を一様とすることができ電流密度の均一な主放電を点
弧することができる。

（実施例）以下本発明の一実施例を第１図にもとづいて具体的に説
明する。なお、第３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。

本実施例においては、第１図に示したように、第１の主
電極１に対向する位置に、第２の主電極が配設さ九てい
る。この主電極２の電極長手方向両端部は第１の主電極
と異なり、両生電極の対抗する方向とほぼ平行する方向
に切断された形状をし、ピーキングコンデンサ１０を介
して主電極２と接続されている。

また、主電極２の前記端部両側には、板状の誘電体８が
密着して配設され、この誘電体端部の主電極１及び主電
極２より形成される主放電空間に接する位置は前記主電
極２の端部と同一高さになるように調整されている。

更に、誘電体８の主電極２と反対側には、前記誘電体８
の端部表面と同一高さにその端部表面が位置するように
予備電離電極９が主電極２の両側に密着して配設されて
いる。この２個の予備電離電極９はそれぞれ配線のイン
ダクタンスが等しくなるようにしてパルス電源（ＨＶパ
ルス）に接続されている。

この様な構成を有する本実施例のパルスレーザ電極にお
いては、予備電離電極９にパルス電圧が印加されると、
配線のインダクタンスを均等にした効果によって、両予
備電離電極９→誘電体８の表面→主電極２→ピーキング
コンデンサ１０→主電極１の経路を電流が等しく分流す
る。即ち、°誘電体８の端部表面を沿面放電の状態で電
流が流れる。

この電流による予備電離放電によって生じた紫外線は主
電極１及び主電極２で形成する主放電空間に照射される
。また、上述したようにこの電流はピーキングコンデン
サ１０を充電しながら主電極そしてアースに流れる。こ
れにともないピーキングコンデンサＩＯの電圧が上昇し
て、主電極ｌと主電極２間の電圧が放電破壊電圧に達す
ると、Ｗ１＠極間に主放電が発生して、光共振器（図示
せず）の作用でレーザ光が発生する。

この様に、本実施例のパルスレーザ電極を用いると、誘
電体表面を電流が流れるため従来の予備電離電極間で発
生する放電と比較して電流密度が高まり、予備＠離放型
により発生する紫外線の強度は、従来の紫外線強度に比
べて数倍に増大する６また。予備電離によって生じる紫
外線は、誘電体８及び予備電離電極９の端部が成す角度
を主放電空間に対して調整することにより、その照射方
向を制御でき、前記主放電空間を有効に照射することが
できる。その結果紫外線によって生じる電子数が従来の
予備電離方式に比較して数倍以上になり、主放電の安定
性が増すと共に主放電電流密度の高い放電が可能になる
。

さらに誘電体表面の長手方向に渡って均一に予備電離放
電を点弧できるので、主放電空間を照射する紫外線も主
電極の長手方向に均一となり、電流導度分布の均一な主
放電を実現できる。

以上より、高電流密度の主放電を一様に安定して点弧で
きるので、大出力のレーザ光を得ることができる。また
、強力な紫外線の照射方向を制御できるので、主放電領
域を一定に保持することができ、レーザ光の出力安定度
が高まりまた種し−ザ出カバターンも一定化することが
できる。さらに、従来の予備電離方式と比較して、ガス
流路でもある前記主放電領域を通過するガス流に対して
障害物がないためガス流の密度分布が撹乱されず。

主放電電流の電流密度分布が不均一になることがない、
その結果放電収縮が発生せず１発振効率が従来の予ｍ電
離方式に比較して大幅に向上している。

次に本発明の他の実施例を説明する。

本実施例においては、第２図に示したように、第１の主
電極１に対抗する位置に、第２の主電極２が配設され、
この主電極２の電極長手方向両端部は、両生電極の対抗
する方向とほぼ平行する方向に切断された形状をし、ピ
ーキングコンデンサ１０を介して第２の主電極２と接続
されている。パルス電源（ＨＶパルス）は前記主電極１
と主電極２間に接続されている。また、主電極２の前記
端部両側には、誘電体８が密着して配設され、更に、。

誘電体８の主電極２と反対側には、前記誘電体８の端部
表面と同一高さにその端部表面が位置するように予備電
離電極９が主電極２の両側に密着して配設されている。

この予備電離電極９はそれぞれ配線のインダクタンスが
等しくなる様に同容量のコンデンサ１１を介してアース
電位である主電極１に接続される。また前記主電極１と
前記主電極２間に接続するコンデンサ容量が前記主電極
１と前記予備電離電極間に接続するコンデンサ容量以上
である様に構成しているにの様な構成を有する本実施例のパルスレーザ電極におい
ては、主電極１にパルス電圧が印加されると、主電極１
→ピーキングコンデンサ１０→主電極２の順に電流がな
がれピーキングコンデンサｌＯが充電される。これと同
時に主電極１→誘電体８の表面→両予備電離電極９→コ
ンデンサ１１→アースの経路を電流が等しく分流する。

即ち、誘電体８の端部表面を沿面放電の状態で電流が流
れる。

この電流による予備電離放電によって生じた紫外線は主
電極１及び主電極２で形成する主放電空間に照射される
。また、ピーキングコンデンサ１ｏの電圧が上昇して、
主電極１と主電極２の間の電圧が放電破壊電圧に達する
と、両生電極間に主放電が発生して、光共振器（図示せ
ず）の作用でレーザ光が発生する。

この様に１本実施例のパルスレーザ電極を用いると、誘
電体表面を電流が流れるため従来の予備電離電極間で発
生する放電と比較して電流密度が高まり、予備電離放電
により発生する紫外線の強度は、従来の紫外線強度に比
べて数倍に増大する−また、コンデンサ容量１１を変化
させることによって誘電体表面をながれる電流値を可変
できるため予備電離放電により発生する紫外線強度の制
御が可能になる。更に、コンデンサ１１の容量を適切に
選択することにより予備電離放電開始時刻と主放電開始
時刻との時間遅れも調節することが可能となり、最適な
予備電離を行うことができる。

また、予ａ電離によって生じる紫外線は、誘電体８及び
予備電離電極９の端部が成す角度を主放電空間に対して
調整することにより、その照射方向を制御でき、前記主
放電空間を有効に照射することができる個とは、第１の
実施例と同様可能である。

以上より、本実施例においては−様な主放電を高い電流
密度で安定にしかも効率よく点弧可能で有るばかりでな
くレーザガス圧力等の諸条件に応じて予備電離強度、及
び予備放電と主放電との時間間隔を自由に制御可能であ
るため、ＣＯ，パルスレーザを最適な動作条件で運転す
ることができる。

〔発明の効果〕以上述べたように１本発明によれば、第２の主電極の長
手方向両側に誘電体を配設し更に外側に予備電離電極を
配し、予備電離電極と第２の主電極間で誘電体表面上に
沿面放電を起こさせることによって、予備電離により生
じる紫外線強度を高め、また、紫外線の指向性を高めて
、高出力のパルスレーザ光を得ることができるパルスレ
ーザ電極を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すパルスレーザ電極の概
略構成図、第２図は本発明の他の実施例を示すパルスレ
ーザ電極の概略構成図、第３図は従来のパルスレーザ発
振装置に用いられる電極を示す概略構成図である。１．２・・・主電極、　　　　３，９・・・予備電離電
極、４．１０・・・ピーキングコンデンサ、５・・・パ
ルス電源、　　　６・・・光共振器、７・・・レーザ光
、　　　　８・・・誘電体、１１・・・コンデンサ。第１図：第　２　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１の主電極と、この第１の主電極と対向して配
置された第２の主電極と、この第２の主電極の長手方向
両側に誘電体を密着して配設し、更にその外側に、予備
電離電極を密着して配設したパルスレーザ電極。
（２）第２の主電極の長手方向両端部と前記誘電体の前
記第１の主電極に対向する端部面と予備電離電極の第１
の主電極に対向する端部面各々が同一平面状にあること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパルスレーザ
電極。
（３）第１の主電極と前記第２の主電極間に接続するコ
ンデンサ容量が第１の主電極と予備電離電極間に接続す
るコンデンサ容量以上であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のパルスレーザ電極。