JPH03257980A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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Publication number
JPH03257980A
JPH03257980A JP2057116A JP5711690A JPH03257980A JP H03257980 A JPH03257980 A JP H03257980A JP 2057116 A JP2057116 A JP 2057116A JP 5711690 A JP5711690 A JP 5711690A JP H03257980 A JPH03257980 A JP H03257980A
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JP
Japan
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excitation
main discharge
capacitor
circuit
spark gap
Prior art date
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Pending
Application number
JP2057116A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuaki Furuya
古谷 伸昭
Takuhiro Ono
小野 拓弘
Naoya Horiuchi
直也 堀内
Keiichiro Yamanaka
山中 圭一郎
Takeo Miyata
宮田 威男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to CA 2037850 priority patent/CA2037850A1/en
Priority to EP19910301966 priority patent/EP0446072A3/en
Publication of JPH03257980A publication Critical patent/JPH03257980A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0971Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
    • H01S3/09713Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、放電による励起を行なうレーザ装置、特に、
エキシマレーザ装置に関するものである。
従来の技術 従来、放電励起を行なうレーザ装置においては、予備励
起により放電を安定化して使用している。
特に、エキシマレーザ装置においては、この予備励起に
よる放電の安定化は必須技術である。この予備励起装置
を用いたレーザ装置については、例えば、「エキシマレ
ーザの開発とその応用技術・例」(渡辺俊太部監著 応
用技術出版)P15〜30に記載されている。以下、こ
の技術の予備励起装置を用いたレーザ装置について図面
を参照しながら説明する。
第4図は従来のレーザ装置を示す回路構成図である。第
4図に示すように、ピーキングコンデンサ1、予備励起
スパークギャップ2および主放電電極3により主放電を
行なう主放電回路が構成され、充電コンデンサ4、サイ
ラトロン5および充電コイル6によう充電回路が構成さ
れている。
以上の構成において、以下、その動作について説明する
高圧電源7からの高電圧により充電コンデンサ4が充電
コイル6を通して高電圧に充電されている状態で、サイ
シトロントリガ信号8がサイラトロン5に加わると、サ
イラトロン5は導通して充電コンデンサ4の電荷は移行
電流9として急速に放電する。移行電流9は予備励起ス
パークギャップ2をスパークにより放電しながら通シ、
ピーキングコンデンサ1を充電する。予備励起スパ−ク
ギャップ2のスパークによる紫外(UV)光は予備励起
光10として主放電電極3を照射する。この照射により
主放電電極3付近のレーザ媒質ガス(エキシマレーザで
は希ガスと)・ロゲンガスの混合ガス)を電離して−様
なグロー放電を行ないやすい状態にする。ピーキングコ
ンデンサ1が十分に充電されると、2つの主放電電極3
の間に高電圧が印加され、十分な自爆電圧に達すると、
前述の予備励起により誘起されたグロー放電が急速に開
始し、主放電電流11がパルス状大電流として流れ、主
放電電極3の間に主放電12を発生させる。
この主放電12によジレーザ媒質は放電励起され、適当
なミラー等による共振器光学系によりレーザ光が発振さ
れる。
発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の予備励起装置を用いたレーザ装置で
は、主放電回路中に予備励起スパークギャップ2が組み
込1れているため、以下のような課題があった。
第1に、予備励起スパークギャップ2には充電コンデン
サ4の電荷がピーキングコンデンサ1に移る移行電流9
が全部流れ、また、主放電12が発生する時に主放電電
流11が全部流れる。このため、予備励起スパークギャ
ップ2には予備励起に必要な放電電流よりはるかに大き
な電流が流れ、必要以上の強度スパークが発生する。こ
のためスパークギャップ2の磨耗が激しく、長時間の安
定動作を必要とする産業用のレーザ装置として問題とな
る。
第2に、主放電回路の放電スピードが低下することであ
る。すなわち、ピーキングコンデンサ1と予備励起スパ
ークギャップ2と主放電電極3により主放電回路を構成
しているが、この主放電回路の放電スピードは、自身の
インダクタンスに依存する。インダクタンスを低減して
スピードを上げるためには、なるべくこの回路を小型に
作る必要がある。しかし、予備励起スパークギャップ2
は主放電電極3を良好に紫外光で照射するために位置が
制約され、回路の小型化に制限があシ、放電スピードを
高くすることが困難となる。放電スピードの低下は主放
電12の均一性を悪化させ、アーク放電の増加を発生さ
せてレーザの発振効率を悪化させる。
第3に、必要以上の予備励起スパークギャップ2でのス
パークはエネルギーの不要な消耗を発生し、レーザ発振
の総合効率を低下させる等の課題がある。
本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、必要以上の予備励起スパークを防止することが
でき、したがって、予備励起スパークギャップの磨耗を
防止することができ長期間の安定動作を図ることができ
る。また、主放電回路の小型化を図ることができ、した
がって、放電スピードを向上させることができ、更には
、レーザ発振効率を向上させることができるようにした
レーザ装置を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
予備励起コンデンサと予備励起スパークギャップの直列
回路がピーキングコンデンサと並列回路になるように構
成されたものである。
lた、上記予備励起コンデンサと上記予備励起スパーク
ギャップの直列回路にコイルを直列接続することができ
る。
そして、上記予備励起コンデンサの総容量をピーキング
コンデンサの総容量より小さくし、また、上記ピーキン
グコンデンサを有する主放電回路の断面積が上記予備励
起コンデンサと上記予備励起スパークギャップを有する
予備励起回路の断面積より小さくなるように構成する。
作用 したがって、本発明によれば、主放電回路に付加して予
備励起コンデンサと予備励起スパークギャップを並列に
設けることにより、主放電は主に予備励起スパークギャ
ップを台筐ない回路で行ない、必要かつ十分な強度の予
備励起を主として予備励起コンデンサと予備励起スパー
クギャップの直列回路で行なうことができ、必要以上の
予備励起スパークを防止することができ、また、スパー
クギャップを台筐ない主放電回路の小型化を図ることが
できる。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
筐ず、本発明の第1の実施例について説明する。
第1図および第2図は本発明の第1の実施例におけるレ
ーザ装置を示し、第1図は回路構成図、第2図は主放電
回路と予備励起回路の断面積の説明図である。
第1図に示すように、ピーキングコンデンサ1と主放電
電極3により主放電を行なう主放電回路が構成され、予
備励起コンデンサ13と予備励起スパークギャップ2の
直列回路がピーキングコンデンサ1に並列回路となるよ
うに接続されている。
その他の構成は第4図に示す上記従来例と同様であシ、
充電コンデンサ4、サイラトロン5および充電コイル6
により充電回路が構成されている。
以上の構成において、以下、その動作について説明する
高圧電源7からの高電圧により充電コンデンサ4が充電
コイル6を通して高電圧に充電されている状態で、サイ
シトロントリガ信号8がサイラトロン5に加わると、サ
イラトロン5は導通して充電コンデンサ4の電荷は移行
電流9として急速に放電する。移行電流9の多くはピー
キングコンデンサ1を充電する。移行電流9の一部は予
備励起スパークギャップ2をスパークにより放電しなが
ら通う、予備励起コンデンサ13を充電する。予備励起
スパークギャップ2のスパークによる紫外光は予備励起
光10として主放電電極3を照射し、主放電電極3付近
のレーザ媒質ガスを電離して−様なグロー放電を行ない
やすい状態にする。予備励起スパークギャップ2のスパ
ークの強度は、予備励起コンデンサ13の容量を調整す
ることにょシ、自由に設定することが可能であシ、この
予備励起スパークギャップ2を予備励起に必要、かつ十
分な程度に強度を認定する。したがって、必要以上のス
パーク強度を避けることができ、スパークギャップ2の
磨耗とエネルギーの不要消耗を減少させることができる
。ピーキングコンデンサ1が十分に充電すると、2つの
主放電電極3の間に高電圧が印加され、予備励起により
誘起されたグロー放電が急速に開始し、主放電電流11
がパルス状大電流として流れ、主放電電極3の間に主放
電12を発生させる。この時の主放電回路には予備励起
スパークギャップ2を台筐ないため、上記従来例より高
速−度に放電を開始することができる。筐た、予備励起
コンデンサ13に充電した電気エネルギーも予備励起ス
パークギャップ2を通して主放電電流11に合流して主
放電12に寄与するため、損失とはならない。
上記主放電回路は予備励起スパークギャップ2を含1な
いため、小型化を図ることができ、この主放電回路の小
型化により1インダクタンスを低減し、主放電12のス
ピードを高くしてレーザ発振効率を向上させることがで
きる。そして、具体的には、第2図に示すように、ピー
キングコンデンサ1と主放電電極3で作る主放電回路の
断面積14を小さくすることであう、この主放電回路の
断面積14を予備励起コンデンサ13と予備励起スパー
クギャップ2と主放電電極3で作る予備励起回路の断面
積15に比べて小さくして高速化することが望ましい構
成である。
なお、予備励起スパークギャップ2の位置は主放電電極
3の照射に都合の良い位置に自由に配置することが可能
であり1これにより主放電回路の大きさが大きくなる問
題は発生しない。−!た、予備励起コンデンサ13の総
容量はピーキングコンデンサ1の総容量より小さい方が
主放電電流11に対する予備励起回路の電流の影響が少
なく、良い特性が得られる。
次に、本発明の第2の実施例について説明する。
第3図は本発明の第2の実施例におけるレーザ装置を示
す回路構成図である。
本実施例の特徴とするところは、予備励起コンデンサ1
3と直列に配置された予備励起スパークギャップ2−1
.2−2に予備励起コイル16−1.16−2が直列に
挿入されている点にあり、その他の構成は上記第1の実
施例と同様である。
予備励起スパークギャップ2Fi、一般には、紫外光を
主放電電極3に対して均一に照射するため、数多く使用
することが多い。特に、実際のレーザでは、主放電電極
3が細長い形状であるため、均一に照明するには数十率
の予備励起スパークギャップ2−1.2−2、・・・を
使用する。このような場合、予備励起スパークギャップ
2−1.2−2のアーク放電の強度を一定化することが
大切であシ、予備励起コイル16−1.16−2を設け
ることにより、各予備励起スパークギャップ2−1.2
−2に流れる電流を均一化してアーク放電の強度の均一
化を図ることが可能となる。筐た、予備励起コイル16
−1.16−2のインダクタンスを調整して最適な時間
タイミングで予備励起光を照射することも可能である。
すなわち、インダクタンスを多くするとアーク放電は遅
れるので、主放電とタイミングを合わせることができる
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、主放電回路に付加し
て予備励起コンデンサと予備励起スパークギャップを並
列に設けることにょシ、主放電は主に予備励起スパーク
ギャップを含1ない回路で行ない、必要かつ十分な強度
の予備励起を主として予備励起コンデンサと予備励起ス
パークギャップの直列回路で行なうことができる。この
ように必要以上の予備励起スパークを防止することがで
きるので、予備励起スパークギャップの磨耗を防止する
ことができて長期間の安定動作を図ることができる。ま
た、上記のように予備励起コンデンサと予備励起スパー
クギャップをピーキングコンデンサと別に並列回路とし
て設けることにょシ、主放電回路の小型化を図ることが
でき、したがって、放電スピードを向上させることがで
きる。更に、上記のように放電スピードを向上させると
共に、必要以上の予備励起スパークを防止し、不要なエ
ネルギー損失を少なくするので、レーザ発振効率を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の第1の実施例におけるレ
ーザ装置を示し、第1図は回路構成図、第2図は主放電
回路と予備励起回路の断面積の説明図、第3図は本発明
の第2の実施例におけるレーザ装置を示す回路構成図、
第4図は従来例のレーザ装置を示す回路構成図である。 1・・・ピーキングコンデンサ、2.2−1.2−2・
・・予備励起スパークギャップ、3・・・主放電電極、
4・・・充電コンデンサ、5・・・サイラトロン、6・
・・充電コイル、9・・・移行電流、10・・・予備励
起光、11・・・主放電電流、12・・・主放電、13
・・・予備励起コンデンサ、16−”1.16−2・・
・予備励起コイル。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)予備励起コンデンサと予備励起スパークギャップ
    の直列回路がピーキングコンデンサと並列回路になるよ
    うに構成されたレーザ装置。
  2. (2)予備励起コンデンサと予備励起スパークギャップ
    の直列回路にコイルが直列接続された請求項1記載のレ
    ーザ装置。
  3. (3)予備励起コンデンサの総容量がピーキングコンデ
    ンサの総容量より小さい請求項1または2記載のレーザ
    装置。
  4. (4)ピーキングコンデンサを有する主放電回路の断面
    積が予備励起コンデンサと予備励起スパークギャップを
    有する予備励起回路の断面積より小さくなるように構成
    された請求項1ないし3のいずれかに記載のレーザ装置
JP2057116A 1990-03-08 1990-03-08 レーザ装置 Pending JPH03257980A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2057116A JPH03257980A (ja) 1990-03-08 1990-03-08 レーザ装置
CA 2037850 CA2037850A1 (en) 1990-03-08 1991-03-08 Laser apparatus with preionization
EP19910301966 EP0446072A3 (en) 1990-03-08 1991-03-08 Laser apparatus with preionization

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JP2057116A Pending JPH03257980A (ja) 1990-03-08 1990-03-08 レーザ装置

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JP (1) JPH03257980A (ja)
CA (1) CA2037850A1 (ja)

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EP0446072A3 (en) 1992-01-02
EP0446072A2 (en) 1991-09-11
CA2037850A1 (en) 1991-09-09

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