JPH03160773A - ガスレーザ出力装置 - Google Patents

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） 本発明はガスレーザ出力装置の改良に関する。

（従来の技術） 第３図はガスレーザ媒質として希ガスハライドを用いた
ガスレーザ出力装置の構成図である。

エキシマが封入されたガスレーザ管の内部にはかまぼこ
形状の主放電電極１，２が対向配置されるとともに、こ
れら主放電電極１．２の両側に複数の予備電離電極３，
４が配置されている。なお、第４図はガスレーザ出力装
置を横方向から見た構或図であって、予備電離電極３，
４は複数のビン電極３ａ−１．３ａ−２，・・・３ａ−
ｎと平板電極３ｂとから構成されている。そして、各主
放電電極１．２の間には主放電用コンデンサ５．６が接
続され、又各予備電離電極３．４にはそれぞれバラスト
コイル７．８が接続されている。一方、１０は充放電回
路であって、この回路１０には高電圧電源１１が備えら
れている。この高電圧電源１１には充電抵抗Ｒａを介し
て充放電コンデンサＣａが接続され、かつこれら充電抵
抗Ｒａと充放電コンデンサＣａとの接続点にスイッチＳ
が接続されるとともに充放電コンデンサＣａに充電用コ
イルＬａが接続されている。

このような構成であれば、スイッチＳが開いているとき
に高電圧電源１１から充放電コンデンサＣａに電荷が蓄
えられる。この状態にスイッチＳが閉じると、充放電用
コンデンサＣａに蓄えられた電荷が各バラストコイル７
．８を通って各予備電Ｍ電極３，４及び各主放電用コン
デンサ５．６に移行する。この電荷の移行により各ピン
電極３ａ−１．３ａ−２，−３ａ−ｎと平板電極３ｂと
の間で予備放電が発生してガスレーザ管内部が予備電離
状態となる。そして、各生放重用コンデンサ５．６に電
荷が移行してこれら主放電用コンデンサ５，６の電圧が
各主放ｍ電極１．２間の放電破壊電圧以上になると、主
放電電極１．２間で主放電が発生する。この主放電によ
りエキシマが励起され、レーザが出力される。

又、第５図は希ガスハライドを用いた他の構成のガスレ
ーザ出力装置の構成図である。この装置では各主放電電
極１．２にそれぞれコンデンサ１１〜１４を接続すると
ともに、これらコンデンサ１１〜１４のうちコンデンサ
１１と１２との間に予備電離ビン電極１５を接続し、又
コンデンサ１３と１４との間に予備電離ピン電極１６を
接続したものとなっている。

このような構成であれば、充放電用コンデンサＣａに蓄
えられた電荷が各コンデンサ１１．１３を通って各予備
電離ピン電極１５．１６に移行し、これにより各予備電
離ピン電極１５．１６で予備放電が発生する。この予備
放電の発生により電荷は各コンデンサ１２．１４に移行
し、各コンデンサ１１．１２の間及び各コンデンサ１３
．１４の間の各電位が放電破壊電圧以上になると、主放
電電極１．２間で主放電が発生する。かくして、この主
放電によりエキシマが励起され、レーザが出力される。

しかしながら、以上の各装置では共に充放電用コンデン
サＣａから移行する電荷が全て各予ｍ電離電極３，４又
は各予備電離ビン電極１５．１６に流れることになる。

このため、各予備電Ｍ電極３．４及び各予備電離ピン電
極１５．１６で発生するスバッタ等によりこれら予備電
離電極３．４及び予１ｉｉｉｉ電離ピン電極１５．１６
の寿命が短くなる。しかも、スバッタ等により発生した
物質によって主放電が不安定になり、安定したレーザを
出力する寿命が短くなる。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように各予備電離電極３，４及び各予ｆｉ電離ビ
ン電極１５．１６には充放電用コンデンサＣａからの電
荷が全て通過するので、これら予備電離電極３．４及び
予備電離ビン電極１５．１６の寿命が短くなり、しかも
主放電が不安定になる。

そこで本発明は、予備電離用の電極の寿命を長くできる
とともに安定したレーザの出力する寿命を長くできるガ
スレーザ出力装置を提供することを目的とする。

［発明の構或］ （課題を解決するための手段） 本発明は、ガスレーザ媒質が封入されたガスレーザ管内
に主放電電極を対向配置したガスレーザ出力装置におい
て、これら主放電電極間に電力を供給する充放電回路と
、主放電電極間に接続された主放電用コンデンサと、充
放電回路と主放電電極との間に接続され充放電回路から
主放電電極間への電力供給を遅延する遅延素子と、主放
電電極及び遅延素子に対して並列接続されかつガスレー
ザ管内に配置された予備電離電極と、この予備電離電極
に対して直列接続され主放電用コンデンサの容量よりも
小さい容量を持った予備電離用コンデンサとを備えて上
記目的を達成しようとするガスレーザ出力装置である。

（作用） このような手段を備えたことにより、充放電回路からの
電荷は、遅延素子で遅延されて主放電電極間に接続され
た主放電用コンデンサに移行するとともに主放電電極及
び遅延素子に対して並列接続された予備電Ｍ電極から予
備電離用コンデンサに流れる。これにより、充放電回路
からの電流の一部が予備電離電極に流れて予備放電が発
生し、この直後に主放電電極間で主放電が発生する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。なお、第３図と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略する。

第１図はガスレーザ出力装置の構成図である。

充放電回路１０と主放電電極１との間には遅延素子とし
ての可飽和リアクトル２０が接続されている。又、この
可飽和リアクトル２０及び各主放電電極１，２に対して
並列に各予１１電離電極２１，２２が接続されている。

これら予ｆａ電離電極２１．２２は第４図に示す予（ｉ
ｉｉ？！ｔｅｌｌＴｓ極の構戊と同様に複数のビン電極
２３．２４と平板電極２５．２６とから構成されている
。そして、これら予備電離電極２１．２２の各平板電極
２５．２６にはそれぞれ予備電離用コンデンサ２７．２
８が接続されている。これら予（ｉｌｔ離用コンデンサ
２７．２８の容量は充放電用コンデンサＣａ（１５〜３
０μＦ）と比較して小さい値、つまり１００分の１以下
の値に設定されている。実際にはこれら予（ｆａ＊Ｍ用
コンデンサ２７．２８には電流が流れなでもよいので、
その容量はいくら小さくても良い。そこで、具体的な値
を説明する。レーザ出力効率ηを２．５％として、この
レーザ出力効率ηが予備電離用コンデンサ２７．２８の
影響により低下する許容率を例えば０．１％とする。つ
まり、レーザ出力効率ηが２．４％であれば使用に差支
えないとする。この場合の予備電離用コンデンサ２７．
２８の容量は、レーザ出力効率ηが η一（レーザ出力）／（注入エネルギ）注入エネルギー
（１／２）・Ｃａ−ｖ２で表されるので、レーザ出力効
率ηが充電電圧，注入エネルギによって変化しないとす
れば、充放電用コンデンサＣａの容量を２０μＦとする
と、予備電離用コンデンサ２７．２８の全容量は８００
ｐＦとなる。従って、この場合、予備電離用コンデンサ
２７．２８の容量は充放電用コンデンサＣａの容量の１
０００分の１以下であれば、レーザ出力の効率ηに影響
を与えないものとなる。なお、各主放電用コンデンサ５
．６の容量は１５〜３０ｎＦに設定されている。

次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
。

スイッチＳが開いているときに高電圧電源１１から充放
電コンデンサＣａに電荷が蓄えられる。

このとき、充放電用コンデンサＣａの電圧は第２図に示
すように高電圧電源１１の出力電圧（Ｈ，Ｖ）と同一と
なる。この状態にスイッチＳが閉じると、充放電用コン
デンサＣａに蓄えられた電荷が可飽和リアクトル２０及
び各予備電離電極２１．２２に移行する。可飽和リアク
トル２０に流れる電荷は可飽和リアクトル２０の作用に
より遅れて主放電電極１に移行する。従って、充放電用
コンデンサＣａから移行した電荷が各予備電Ｍ電極２１
．２２に流れ、これら予備電離電極２１．２２において
予備放電が発生する。この予備放電によりエキシマが予
備電離され、かつ電荷が各予ｉ電離用コンデンサ２７．
２８に蓄えられる。このようにして各予備電離用コンデ
ンサ２７．２８に電荷が蓄えられ、これら予備電離用コ
ンデンサ２７．２８の各電位が高くなると、これらコン
デンサ２７．２８への電荷の移行は減少する。

そうして、予備電離用コンデンサ２７．２８への電荷の
移行開始時から第２図に示すように例えば１００ｎｓ経
過後に、充放電用コンデンサＣａからの残りの電荷は可
飽和リアクトル２０を通して主放電用コンデンサ５，６
に供給される。そして、これら主放電用コンデンサ５，
６の各電圧が各主放？１［極１，２間の放電破壊電圧以
上になると、主放電電極１，２間で主放電が発生し、こ
の主放電によりエキシマ媒質ガスが励起され、レーザが
出力される。この主放電の発生によりＡ点の電位は低下
するため、各予備電離用コンデンサ２７．２８に蓄えら
れた電荷はそれぞれ予備電離電極２１．２２を通り、さ
らに可飽和リアクトル２０，主放ｉ［極１を通って各主
放電用コンデンサ５，６に移行する。

このように上記一実施例においては、充放電回路１０か
らの電流を可飽和リアクトル２ｏで遅延して主放電用コ
ンデンサ５，６に移行するとともに主放電電極１，２及
び可飽和リアクトル２ｏに対して並列接続された予備放
電電極２１．２２から予（ｉｉｉ？ｔｓ離用コンデンサ
２７．２８に移行するようにしたので、各予備放電電極
２１．２２に流れる電流は充放電回路１０から供給され
る電流の一部となり各予備放電電極２１．２２で発生す
るスパッタが減少して各予備放電電極２１．２２の寿命
を長くできるとともに安定したレーザの出力する寿命を
長くできる。又、予備放電によって発生する荷電粒子の
量は各予備放電電極２１．２２の容量によってコントロ
ールできるので、荷電粒子によって発生する放電直後の
ＵＶ光を減少できる。

さらに、予備電離用コンデンサ２７．２８に蓄えられた
電荷が各予備電Ｍ’ＦＩＩ極２１，２２を通って各主放
電用コンデンサ５，６に移行するので、エネルギの損失
は無い。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形しても良い。例えば、可
飽和リアクトル２０に代えてコイルを使用しても良い。

又、各予備電離用コンデンサ２７．２８に抵抗を並列接
続して各予備電離用コンデンサ２７．２８の電荷を主放
電用コンデンサ５，６に移行させないでも良い。この場
合、予備電離用コンデンサ２７．２８から移行する電荷
の量が非常に少なく主放電に何等影響を与えないからで
ある。さらに、本装置はエキシマレーザに限らすＣＯ２
レーザ等のガスレーザに適用できる。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、予備電離用の電極
の寿命を長くできるとともに安定したレーザの出力する
寿命を長くできるガスレーザ出力装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

ｍｌ図は本発明に係わるガスレーザ出力装置の構成図、
第２図は同装置における各点の電圧波形図、第３図乃至
第５図は従来装置の構成図である。 １，２・・・主放１Ｒ１ｓ極、５，６・・・主放電用コ
ンデンサ、１０・・・充放電回路、２０・・・可飽和リ
アクトル、２１．２２・・・予備電離用電極、２７．２
８・・・予備電離用コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスレーザ媒質が封入されたガスレーザ管内に主放電電
   極を対向配置したガスレーザ出力装置において、これら
   主放電電極間に電力を供給する充放電回路と、前記主放
   電電極間に接続された主放電用コンデンサと、前記充放
   電回路と前記主放電電極との間に接続され前記充放電回
   路から前記主放電電極間への電力供給を遅延する遅延素
   子と、前記主放電電極及び前記遅延素子に対して並列接
   続されかつ前記ガスレーザ管内に配置された予備電離電
   極と、この予備電離電極に対して直列接続され前記主放
   電用コンデンサの容量よりも小さい容量を持った予備電
   離用コンデンサとを具備したことを特徴とするガスレー
   ザ出力装置。