JPH02248092A - 放電励起型短パルスレーザ装置 - Google Patents
放電励起型短パルスレーザ装置Info
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- JPH02248092A JPH02248092A JP6953389A JP6953389A JPH02248092A JP H02248092 A JPH02248092 A JP H02248092A JP 6953389 A JP6953389 A JP 6953389A JP 6953389 A JP6953389 A JP 6953389A JP H02248092 A JPH02248092 A JP H02248092A
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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
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
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- Optics & Photonics (AREA)
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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〕
この発明は、気体レーザのうち放電励起型短パルスレー
ザを対象とするものであって、特にその電価部の予備励
起の改善に関するものである。
ザを対象とするものであって、特にその電価部の予備励
起の改善に関するものである。
第８因は従来の放電励起型短パルスレーザ装置を示す断
面図であり、図において、（１）は高電圧電源、（２）
、 （５）および（７）はキャパシタ、（３）は高抵
抗、（４）Ｈスイッチ、（６）はコイル、（８）はレー
ザガス流中に配置され、レーザ光軸方向を長平方向とす
る第１の主電極、（９）は第１の主ｔ ！（８）と対向
して配設され、複数個の開孔部を有する第２の主電極で
める開孔ＸｔＶ、αＱは開孔を極（９）の背面に密着し
て配設された誘電体、（６）はこの誘電体αＯに密着し
て配設され、開孔ｔＦＭ（９）と対向する第１の補助ｖ
Ｌ極、（２）は熱交換器、（Ｌｌに流体ガイド、α４は
ファン、α０はレーザ筐体、α・は絶縁物、αηは主放
電空間、（ト）はレーザガス流の方向を示す矢印、αＩ
は第１の主を極（８）全載置した金属ベースである。
面図であり、図において、（１）は高電圧電源、（２）
、 （５）および（７）はキャパシタ、（３）は高抵
抗、（４）Ｈスイッチ、（６）はコイル、（８）はレー
ザガス流中に配置され、レーザ光軸方向を長平方向とす
る第１の主電極、（９）は第１の主ｔ ！（８）と対向
して配設され、複数個の開孔部を有する第２の主電極で
める開孔ＸｔＶ、αＱは開孔を極（９）の背面に密着し
て配設された誘電体、（６）はこの誘電体αＯに密着し
て配設され、開孔ｔＦＭ（９）と対向する第１の補助ｖ
Ｌ極、（２）は熱交換器、（Ｌｌに流体ガイド、α４は
ファン、α０はレーザ筐体、α・は絶縁物、αηは主放
電空間、（ト）はレーザガス流の方向を示す矢印、αＩ
は第１の主を極（８）全載置した金属ベースである。
次に動作について説明する。まず、回路系について述べ
る。高電圧電源（１）から供給される電荷はキャパシタ
（２）に蓄積される。次いで、スイッチ（４）が導通状
態になると、キャパシタ（２）からスイッチ（４）さら
にアースラインを介してキャパシタ（５）およびコイ／
ｌ’（６）ｔ−経て再びキャパシタ（２）に戻るという
電流ループによって、キャパシタ（２）に蓄積されてい
比電荷はキャパシタ（５）Ｋ移行される。この迅速な電
荷の移行に伴って、開孔を極（９）と第１の主電極（８
）の間及び開孔部１ｉ（９）と第１の補助ｗＬＷｉαυ
との間の電圧が急峻にと昇する。このとき、補助放電の
開始電圧は主放電の開始電圧より低いので、まず、開孔
部ｆｆｉ （９）に設けられた開孔部においてｍｘ体Ｑ
Ｑ表面に補助放電が起こる。この補助放電で生成される
電子の一部及びこの放電場からの紫外光で光電離でれて
生ずる電子が、主放電をグロー状の均一な放電とする几
めの種となり、次いで、主放電空間αηにおいて、パル
ス的に主放電が起ってレーザ媒質が励起てれ、その結果
レーザ光が取り出される。即ち、第８図に示すように、
第１の主よ 電極（８）と開孔［１ｉ （９）の放電幅へす開孔電極
（９）と第１の補助電極（ロ）の幅が短いので、同時に
電圧を印Ｗすると放電幅の短い後者間で放電が先に始す
ることになる。
る。高電圧電源（１）から供給される電荷はキャパシタ
（２）に蓄積される。次いで、スイッチ（４）が導通状
態になると、キャパシタ（２）からスイッチ（４）さら
にアースラインを介してキャパシタ（５）およびコイ／
ｌ’（６）ｔ−経て再びキャパシタ（２）に戻るという
電流ループによって、キャパシタ（２）に蓄積されてい
比電荷はキャパシタ（５）Ｋ移行される。この迅速な電
荷の移行に伴って、開孔を極（９）と第１の主電極（８
）の間及び開孔部１ｉ（９）と第１の補助ｗＬＷｉαυ
との間の電圧が急峻にと昇する。このとき、補助放電の
開始電圧は主放電の開始電圧より低いので、まず、開孔
部ｆｆｉ （９）に設けられた開孔部においてｍｘ体Ｑ
Ｑ表面に補助放電が起こる。この補助放電で生成される
電子の一部及びこの放電場からの紫外光で光電離でれて
生ずる電子が、主放電をグロー状の均一な放電とする几
めの種となり、次いで、主放電空間αηにおいて、パル
ス的に主放電が起ってレーザ媒質が励起てれ、その結果
レーザ光が取り出される。即ち、第８図に示すように、
第１の主よ 電極（８）と開孔［１ｉ （９）の放電幅へす開孔電極
（９）と第１の補助電極（ロ）の幅が短いので、同時に
電圧を印Ｗすると放電幅の短い後者間で放電が先に始す
ることになる。
この場合、コロナ放電が起きるが、この放電と同時に紫
外線が放射される。なお、コロナ放電とは、アーク放電
に移行する前に停止する放電で、アーク放電と同様紫外
線を放射する。
外線が放射される。なお、コロナ放電とは、アーク放電
に移行する前に停止する放電で、アーク放電と同様紫外
線を放射する。
つぎに、紫外線はその雰囲気中のガス微量分子を解離し
、電子を生成する。紫外線は光なので第１の主電極（８
）と開孔部ｆｆ１（９）間の全体に到達でき、これによ
り当然電子はその空間全体に発生することになる。そし
て、発生した電子は強い電界に作用され、次々と開孔部
１ｉ （９）側に移動し、この移動とともに電離作用を
繰返すことにより主放電空間αη全全体電子がうめてし
まう。このとき、レーザ発振に寄与するグロー放電が成
立したことになるのである。なお、当然＋イオンも放電
場に残るが、質量が大きいために平均自由行程が小嘔＜
、はとんど移動できない。
、電子を生成する。紫外線は光なので第１の主電極（８
）と開孔部ｆｆ１（９）間の全体に到達でき、これによ
り当然電子はその空間全体に発生することになる。そし
て、発生した電子は強い電界に作用され、次々と開孔部
１ｉ （９）側に移動し、この移動とともに電離作用を
繰返すことにより主放電空間αη全全体電子がうめてし
まう。このとき、レーザ発振に寄与するグロー放電が成
立したことになるのである。なお、当然＋イオンも放電
場に残るが、質量が大きいために平均自由行程が小嘔＜
、はとんど移動できない。
次に流体系について述べる。一般に、パルス的に主放電
が起った後は主放電空間α２５は熱的にも電荷分布の点
からも不均一な状態になっているので、次のパルス主放
電がアークになり易い。このため、次のパルス主放電が
起る前に主放電空間ａηのレーザガス管置き換えておく
必要があることから、ファンα祷や流体ガイド（２）及
びレーザガスの放電による温度上昇を防ぐ為の熱交換器
（６）が配設されているのである。
が起った後は主放電空間α２５は熱的にも電荷分布の点
からも不均一な状態になっているので、次のパルス主放
電がアークになり易い。このため、次のパルス主放電が
起る前に主放電空間ａηのレーザガス管置き換えておく
必要があることから、ファンα祷や流体ガイド（２）及
びレーザガスの放電による温度上昇を防ぐ為の熱交換器
（６）が配設されているのである。
従来の放電励起型短パルスレーザ装置は以上のように構
成されているので、開孔電極（９）に設けられた開孔部
だけで誘電体（ト）表面に補助放電が発生するため、補
助放電により主放電をグロー状の均一な放電とする念め
の十分な電子を得ることができず、レーザ発振に寄与し
ないアーク放電に移行することになる。したがって、ア
ーク放電によるレーザガスの劣化やレーザ発振効率の低
下を招くという問題点があった。
成されているので、開孔電極（９）に設けられた開孔部
だけで誘電体（ト）表面に補助放電が発生するため、補
助放電により主放電をグロー状の均一な放電とする念め
の十分な電子を得ることができず、レーザ発振に寄与し
ないアーク放電に移行することになる。したがって、ア
ーク放電によるレーザガスの劣化やレーザ発振効率の低
下を招く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消するためになされ
たもので、レーザガ不の長寿命化を図るとともに、レー
ザ発振効率を向上することができる放電励起型短パルス
レーザ装置を得ることｔ−目的とする。
たもので、レーザガ不の長寿命化を図るとともに、レー
ザ発振効率を向上することができる放電励起型短パルス
レーザ装置を得ることｔ−目的とする。
この発明に係る放電励起型短パルスレーザ装置は、金属
ペース上に設けられた第１の主電極と、複数の開孔部ｖ
ｉ−有し、上記第１の主電極と対向配置された第２の主
電極と、この第２の主電極の背面に密着して設けられた
誘電体と、この誘電体に密着して設けられ、上記第２の
主電極と対向する第１の補助電極と、表面が誘電体に覆
れ、一方が上記第２の主電極および上記誘電体に接し、
他方が上記金属ベースに固着された第２の補助電極とを
備えたものである。
ペース上に設けられた第１の主電極と、複数の開孔部ｖ
ｉ−有し、上記第１の主電極と対向配置された第２の主
電極と、この第２の主電極の背面に密着して設けられた
誘電体と、この誘電体に密着して設けられ、上記第２の
主電極と対向する第１の補助電極と、表面が誘電体に覆
れ、一方が上記第２の主電極および上記誘電体に接し、
他方が上記金属ベースに固着された第２の補助電極とを
備えたものである。
〔作用〕
この発明においては、高電圧を印加することにより第２
の主電極の開孔部において誘電体表面で補助放電が発生
すると同時に、第２０主電甑と第２の補助電甑閲でも補
助放電が発生して紫外線による電子を主放電空間にパフ
まく。
の主電極の開孔部において誘電体表面で補助放電が発生
すると同時に、第２０主電甑と第２の補助電甑閲でも補
助放電が発生して紫外線による電子を主放電空間にパフ
まく。
以下、この発明の一冥施例ｔ−一について説明する。第
１図はこの発明による装置の電極部公金拡大した側面断
面図、第２図は正面断面図でらる。
１図はこの発明による装置の電極部公金拡大した側面断
面図、第２図は正面断面図でらる。
各図において、四は表面が誘電体で覆われた第２の補助
電極であり、一端が第２の主電極である開孔電極（９）
と誘電体αＱに接するとともに、他端が第１の主室ｆＭ
（８）と同電位でるる金属ベースα優に固着嘔れ、レー
ザ光軸方向に所定の間隔で配役でれている。なお、この
第２の補助電極（１）以外の構成は従来のものと同一で
おるので説明を省略する。
電極であり、一端が第２の主電極である開孔電極（９）
と誘電体αＱに接するとともに、他端が第１の主室ｆＭ
（８）と同電位でるる金属ベースα優に固着嘔れ、レー
ザ光軸方向に所定の間隔で配役でれている。なお、この
第２の補助電極（１）以外の構成は従来のものと同一で
おるので説明を省略する。
次に動乍について説明する。従来技術で述べ九ように、
スイッチ（４）が導通状態になると、迅速な電荷の移動
に伴って開孔電極（９）と第１の主室Ｗｉ（８）の間及
び開孔電極（９）と第１の補助電極（６）、開孔電極（
９）と第２の補助電ＦＭ（ホ）との間の電圧が急峻に上
昇する。このとき、第１及び第２の補助電ＦＭ（ロ）。
スイッチ（４）が導通状態になると、迅速な電荷の移動
に伴って開孔電極（９）と第１の主室Ｗｉ（８）の間及
び開孔電極（９）と第１の補助電極（６）、開孔電極（
９）と第２の補助電ＦＭ（ホ）との間の電圧が急峻に上
昇する。このとき、第１及び第２の補助電ＦＭ（ロ）。
（１）の開始電圧は主放電の開始電圧より低いので、ま
ず、開孔電１１（９）に設けられ次間孔部において誘電
体ＧＯの表面に補助放電が起こると同時に、開孔電極（
９）と第２の補助電ｆ１ｇＯ間にも補助放電が生じる。
ず、開孔電１１（９）に設けられ次間孔部において誘電
体ＧＯの表面に補助放電が起こると同時に、開孔電極（
９）と第２の補助電ｆ１ｇＯ間にも補助放電が生じる。
この補助放電で生成する電子の一部及びこの放電場から
の紫外光で光電離されて生ずる電子が、主放電をグロー
状の均一な放電とする為の種となり、次いで、主放電空
間αηにおいてパルス的に主放電が起ってレーザ媒質が
励起され、その結果レーザ光が取り出されることになる
。
の紫外光で光電離されて生ずる電子が、主放電をグロー
状の均一な放電とする為の種となり、次いで、主放電空
間αηにおいてパルス的に主放電が起ってレーザ媒質が
励起され、その結果レーザ光が取り出されることになる
。
ところで、グロー放電が放電の最後１で維持するために
は、グロー放電の初期の放電形成が重要な役割を果たす
。放電が最後になると電流の供給が少なくなり、放電路
が一番飛び易い場所に集中する。そして、放電が集中す
ると電子密度、＋イオン密度が大きくなジ、プラズマ状
態となってア：り放電へ移行することになる。これをア
フターアークと呼んでいる。このアーク放電は当然レー
ザ励起には寄与せず、しかも悪いことにレーザガスを分
解してガスの劣化を生じせしめることになる。このアフ
ターアーク現象を無く丁ためには、最初の予備励起に関
し、■電子密度を上げる。■電子密度の均一化を図る。
は、グロー放電の初期の放電形成が重要な役割を果たす
。放電が最後になると電流の供給が少なくなり、放電路
が一番飛び易い場所に集中する。そして、放電が集中す
ると電子密度、＋イオン密度が大きくなジ、プラズマ状
態となってア：り放電へ移行することになる。これをア
フターアークと呼んでいる。このアーク放電は当然レー
ザ励起には寄与せず、しかも悪いことにレーザガスを分
解してガスの劣化を生じせしめることになる。このアフ
ターアーク現象を無く丁ためには、最初の予備励起に関
し、■電子密度を上げる。■電子密度の均一化を図る。
という対策ｔ−冥施する必要があるが、まず、■の電子
密度を上げるには、誘電体電極のキャパシタ容量を大き
くするか又は放ｖＬ關始電圧を上げるなどの手段がろり
、ま几、■の電子密度を均一化にするには、先に述べ九
ような開孔電極（９）を用いて主放電空間αηに電子を
バラ筐〈という方法がろる。しかし、いづれにしても、
アフターアーク現象を無く丁ことがレーザ全損効率の向
上や、レーザガスの長寿命化に寄与することは明白でお
るので、上記を考慮した予備励起を施すことが必要とな
るのである。
密度を上げるには、誘電体電極のキャパシタ容量を大き
くするか又は放ｖＬ關始電圧を上げるなどの手段がろり
、ま几、■の電子密度を均一化にするには、先に述べ九
ような開孔電極（９）を用いて主放電空間αηに電子を
バラ筐〈という方法がろる。しかし、いづれにしても、
アフターアーク現象を無く丁ことがレーザ全損効率の向
上や、レーザガスの長寿命化に寄与することは明白でお
るので、上記を考慮した予備励起を施すことが必要とな
るのである。
そこで、この発明では前述したように、第１の補助電Ｆ
Ｍ（６）、誘電体ＱＯおよび開孔ｔ ＦＭ（９）にて構
成されるキャパシタに、開孔１ａｃ ＆ （９）と第２
の補助電極（１）にて構成されるキャパシタ金加えて予
備励起として投入するエネルギーＪｊｋを増大式ぜ、電
子のバラ１き敷金増大式ぜるものである。これによって
、グロー放電からアーク放電に移行するのが防止される
ため、投入エネルギーの全てがグロー放電に利用ができ
ることになる。
Ｍ（６）、誘電体ＱＯおよび開孔ｔ ＦＭ（９）にて構
成されるキャパシタに、開孔１ａｃ ＆ （９）と第２
の補助電極（１）にて構成されるキャパシタ金加えて予
備励起として投入するエネルギーＪｊｋを増大式ぜ、電
子のバラ１き敷金増大式ぜるものである。これによって
、グロー放電からアーク放電に移行するのが防止される
ため、投入エネルギーの全てがグロー放電に利用ができ
ることになる。
以とのようにこの発明によれば、対向配置された第１の
主を極と第２の主電極との間に第２の補助電極を設は九
ので、補助放電による電子のバフ１′＠数が増大する。
主を極と第２の主電極との間に第２の補助電極を設は九
ので、補助放電による電子のバフ１′＠数が増大する。
これによりアーク放電に移行することなく安定し几グロ
ー放電が得られ、レーザガスの長寿命化およびレーザ＠
嶽効率の向上が図れるという優れた効果がある。
ー放電が得られ、レーザガスの長寿命化およびレーザ＠
嶽効率の向上が図れるという優れた効果がある。
第１囚はこの発明の一実施例による放電励起型短パルス
レーザ装置の電極部分を示す側面断面図、第２図は同正
面断面図、第８図は従来の装置を示す断面（８）である
。 図において、（８）はｉｌＯ主！極、（９）は第２の主
電極、αＱは誘電体、ＣＬＩ）は第１の補助！極、（１
１は金属ベース、（１）は第２の補助電極である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
レーザ装置の電極部分を示す側面断面図、第２図は同正
面断面図、第８図は従来の装置を示す断面（８）である
。 図において、（８）はｉｌＯ主！極、（９）は第２の主
電極、αＱは誘電体、ＣＬＩ）は第１の補助！極、（１
１は金属ベース、（１）は第２の補助電極である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 金属ベース上に設けられた第１の主電極と、複数の開
孔部を有し、上記第１の主電極と対向配置された第２の
主電極と、この第２の主電極の背面に密着して設けられ
た誘電体と、この誘電体に密着して設けられ、上記第２
の主電極と対向する第１の補助電極と、表面が誘電体に
覆れ、一方が上記第２の主電極および上記誘電体に接し
、他方が上記金属ベースに固着された第２の補助電極と
を備えて成る放電励起型短パルスレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6953389A JPH02248092A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 放電励起型短パルスレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6953389A JPH02248092A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 放電励起型短パルスレーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02248092A true JPH02248092A (ja) | 1990-10-03 |
Family
ID=13405460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6953389A Pending JPH02248092A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 放電励起型短パルスレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02248092A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04146678A (ja) * | 1990-10-09 | 1992-05-20 | Nec Corp | レーザ装置 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP6953389A patent/JPH02248092A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04146678A (ja) * | 1990-10-09 | 1992-05-20 | Nec Corp | レーザ装置 |
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