JPH0343796B2 - - Google Patents
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- JPH0343796B2 JPH0343796B2 JP13135788A JP13135788A JPH0343796B2 JP H0343796 B2 JPH0343796 B2 JP H0343796B2 JP 13135788 A JP13135788 A JP 13135788A JP 13135788 A JP13135788 A JP 13135788A JP H0343796 B2 JPH0343796 B2 JP H0343796B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、例えばTEACO2レーザ、エキシ
マレーザ等のガスレーザ発振装置に関する。
マレーザ等のガスレーザ発振装置に関する。
（従来の技術）
放電に対してレーザ光を垂直に放出するTEA
（transversely excited atmospheric）CO2レー
ザ、エキシマレーザ等ののパルスレーザ発振装置
では、レーザ加工等への応用面から大出力が要求
されており、このため放電管内での放電が高繰返
しで行われることが要求される。
（transversely excited atmospheric）CO2レー
ザ、エキシマレーザ等ののパルスレーザ発振装置
では、レーザ加工等への応用面から大出力が要求
されており、このため放電管内での放電が高繰返
しで行われることが要求される。
以下、従来におけるガスレーザ発振装置につい
て第４図に基づいて説明する。所定圧力でレーザ
ガス媒質が封入された放電管１内には、長手方向
に沿つて陰極２と陽極３とが対峙して主電極対が
形成されており、これら陰極２および陽極３には
上記放電管１の外側に設けられた高電圧電源４か
らの配線がそれぞれ接続されている。そして、上
記放電管１の両端部の一方には反射率の高い反射
ミラーおよび他方には反射率が低く光透過性のあ
る反射ミラーが設けられ図示しない光共振器が形
成されている。
て第４図に基づいて説明する。所定圧力でレーザ
ガス媒質が封入された放電管１内には、長手方向
に沿つて陰極２と陽極３とが対峙して主電極対が
形成されており、これら陰極２および陽極３には
上記放電管１の外側に設けられた高電圧電源４か
らの配線がそれぞれ接続されている。そして、上
記放電管１の両端部の一方には反射率の高い反射
ミラーおよび他方には反射率が低く光透過性のあ
る反射ミラーが設けられ図示しない光共振器が形
成されている。
また、上記陰極２および陽極３の側部近傍から
はこれらの主放電電極２，３の対峙方向に向かう
軸心を有する複数の予備電離用のピン電極５，
…，６，…が長手方向に沿つて等間隔をもつて配
設されている。これらのピン電極５，…，６，…
のうち陰極２側のピン電極５，…の軸方向の中途
部には波形成形のためのピーキングコンデンサ
７，…が設けられている。
はこれらの主放電電極２，３の対峙方向に向かう
軸心を有する複数の予備電離用のピン電極５，
…，６，…が長手方向に沿つて等間隔をもつて配
設されている。これらのピン電極５，…，６，…
のうち陰極２側のピン電極５，…の軸方向の中途
部には波形成形のためのピーキングコンデンサ
７，…が設けられている。
そして、放電管１内には長手方向に亘つて設け
られレーザガス媒質を循環するフアン８と、上記
ガス媒質の温度上昇を防ぐ熱交換器９とがそれぞ
れ配設されている。
られレーザガス媒質を循環するフアン８と、上記
ガス媒質の温度上昇を防ぐ熱交換器９とがそれぞ
れ配設されている。
このように構成されたレーザ装置が動作する場
合には、まず、高電圧電源４からの電圧の印加に
より、ピン電極５，…，６，…間にスパーク放電
が発生される。このスパーク放電により上記陰極
２および陽極３の間にあるガス媒質が予備電離さ
れる。また、上記スパーク放電によりピーキング
コンデンサー７，…が充電され次いで上記陰極２
および陽極３間でグロー放電が発生される。この
グロー放電によりレーザ光が発生され図示しない
光共振器間で反射を繰返すことで増幅されレーザ
光が発振される。
合には、まず、高電圧電源４からの電圧の印加に
より、ピン電極５，…，６，…間にスパーク放電
が発生される。このスパーク放電により上記陰極
２および陽極３の間にあるガス媒質が予備電離さ
れる。また、上記スパーク放電によりピーキング
コンデンサー７，…が充電され次いで上記陰極２
および陽極３間でグロー放電が発生される。この
グロー放電によりレーザ光が発生され図示しない
光共振器間で反射を繰返すことで増幅されレーザ
光が発振される。
このように構成されたレーザ発振装置では、放
電時に主放電電極２，３間に放電生成物やイオン
が発生する（例えば、XeClレーザでは放電生成
物CCl4、イオンCl-が発生する）。これら放電生
成物やイオンは次の主放電を不安定にするため、
高繰返し動作するときは、上記フアン８により強
制的にガス媒質を循環させ、次の放電までに上記
放電生成物等を放電部より排除する。こうした構
造により高繰返しができるようになつたが、ある
繰返し数以上になるとフアン８の循環送風性能の
限界に達して次の主放電までに生成物を含んだガ
ス媒質の循環が完了できなくなり、レーザ光出力
が低下してしまうものであつた。
電時に主放電電極２，３間に放電生成物やイオン
が発生する（例えば、XeClレーザでは放電生成
物CCl4、イオンCl-が発生する）。これら放電生
成物やイオンは次の主放電を不安定にするため、
高繰返し動作するときは、上記フアン８により強
制的にガス媒質を循環させ、次の放電までに上記
放電生成物等を放電部より排除する。こうした構
造により高繰返しができるようになつたが、ある
繰返し数以上になるとフアン８の循環送風性能の
限界に達して次の主放電までに生成物を含んだガ
ス媒質の循環が完了できなくなり、レーザ光出力
が低下してしまうものであつた。
（発明が解決しようとする問題点）
上述のようにフアンの送風性能の限界を越えて
高繰返しの放電を行うと、主放電極間の放電直後
の生成物を含んだガス媒質の循環が完了しないう
ちに次の放電が発生してしまうため、主放電の発
生が不安定になり、レーザ光出力が低下してしま
うという事情があつた。
高繰返しの放電を行うと、主放電極間の放電直後
の生成物を含んだガス媒質の循環が完了しないう
ちに次の放電が発生してしまうため、主放電の発
生が不安定になり、レーザ光出力が低下してしま
うという事情があつた。
この発明は、上記事情に着目してなされたもの
であり、主放電が発生され特にイオン粒子を主放
電電極間から消滅することにより、安定した放電
を高繰返しで発生できるガスレーザ発振装置を提
供することを目的とする。
であり、主放電が発生され特にイオン粒子を主放
電電極間から消滅することにより、安定した放電
を高繰返しで発生できるガスレーザ発振装置を提
供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
この発明は、光共振器を設けレーザガス媒質を
封入した放電管内に陰極および陽極からなる主電
極を対峙して設け、上記主電極間に高電圧を印加
する高電圧電源を設け、上記主電極間に直流電圧
を印加する直流電源を設け、上記放電発生からの
高電圧パルスの上記直流電源への伝播を遮断する
保護回路を設けたガスレーザ発振装置にある。
封入した放電管内に陰極および陽極からなる主電
極を対峙して設け、上記主電極間に高電圧を印加
する高電圧電源を設け、上記主電極間に直流電圧
を印加する直流電源を設け、上記放電発生からの
高電圧パルスの上記直流電源への伝播を遮断する
保護回路を設けたガスレーザ発振装置にある。
（作用）
上述のように構成することにより、主放電の発
生終了直後に主電極間に直流電源から電圧が印加
されることで主電極間に発生されたイオン粒子を
上記主電極のそれぞれの電極面に引寄せ再結合さ
せることで中性粒子とし、従来のフアンによるレ
ーザガス媒質の循環に比較して極めて短時間でイ
オンを消滅することができるガスレーザ発振装置
にある。
生終了直後に主電極間に直流電源から電圧が印加
されることで主電極間に発生されたイオン粒子を
上記主電極のそれぞれの電極面に引寄せ再結合さ
せることで中性粒子とし、従来のフアンによるレ
ーザガス媒質の循環に比較して極めて短時間でイ
オンを消滅することができるガスレーザ発振装置
にある。
（実施例）
以下、この発明における一実施例を第１図乃至
第３図を参照して説明するが、従来と同一構成の
部分に関しては同一符号を付して説明する。
第３図を参照して説明するが、従来と同一構成の
部分に関しては同一符号を付して説明する。
図中に示される放電管１内には所定の圧力を持
つたレーザガス媒質が封入されている。この放電
管１は円筒状に形成されており、内部には長手方
向に沿つて陰極２および陽極３が対峙して設けら
れ、主電極対が形成されている。これら主電極対
２，３には放電管１の外側に設けられる高電圧電
源４からの配線が接続され、両主電極２，３間に
高電圧パルスを印加するようになつている。ま
た、上記陰極２および陽極３の長手方向に沿つた
両側部の近傍には、長手方向に所定の間隔をもつ
て離間された予備電離電極対である複数のピン電
極対５，…，６，…が配設されている。ここで、
陰極２側のピン電極５，…の中途部には波形成形
のためのピーキングコンデンサー７，…がそれぞ
れ設けられている。
つたレーザガス媒質が封入されている。この放電
管１は円筒状に形成されており、内部には長手方
向に沿つて陰極２および陽極３が対峙して設けら
れ、主電極対が形成されている。これら主電極対
２，３には放電管１の外側に設けられる高電圧電
源４からの配線が接続され、両主電極２，３間に
高電圧パルスを印加するようになつている。ま
た、上記陰極２および陽極３の長手方向に沿つた
両側部の近傍には、長手方向に所定の間隔をもつ
て離間された予備電離電極対である複数のピン電
極対５，…，６，…が配設されている。ここで、
陰極２側のピン電極５，…の中途部には波形成形
のためのピーキングコンデンサー７，…がそれぞ
れ設けられている。
さらに、上記高電圧電源４から主電極対２，３
までの配線の中途部には直流電源１０からの配線
が接続されている。この直流電源１０の陽極側は
主電極対のうちの陽極３に接続され、また陰極側
は陰極２に接続されている。
までの配線の中途部には直流電源１０からの配線
が接続されている。この直流電源１０の陽極側は
主電極対のうちの陽極３に接続され、また陰極側
は陰極２に接続されている。
また、上記直流電源１０から主電極対２，３ま
での配線の中途部には高周波成分遮断部１１が設
けられている。この高周波成分遮断部１１の回路
構造は例えば第２図に示されるように構成されて
おり、陰極２と直流電源１０の陰極側との間には
複数のコイル１２，…が直列状態に設けられてい
る。そして、これらコイル１２，…の間には上記
直流電源１０に対して複数のコンデンサ１３，…
が１つずつ並列に接続されている。ここで、上記
高周波成分遮断部１１が設けられていることで、
陰極２および陽極３間に印加される高電圧高周波
パルスは直流電源１０には伝搬しない。
での配線の中途部には高周波成分遮断部１１が設
けられている。この高周波成分遮断部１１の回路
構造は例えば第２図に示されるように構成されて
おり、陰極２と直流電源１０の陰極側との間には
複数のコイル１２，…が直列状態に設けられてい
る。そして、これらコイル１２，…の間には上記
直流電源１０に対して複数のコンデンサ１３，…
が１つずつ並列に接続されている。ここで、上記
高周波成分遮断部１１が設けられていることで、
陰極２および陽極３間に印加される高電圧高周波
パルスは直流電源１０には伝搬しない。
このような回路構造により、直流電源１０から
の高周波成分を遮断し、上記主電極対２，３間に
パルス電圧を印加するようになつている。
の高周波成分を遮断し、上記主電極対２，３間に
パルス電圧を印加するようになつている。
さらに、上記高電圧電源４には図示しないスイ
ツチ装置が設けられており、このスイツチ装置は
上記主電極対２，３間での放電を制御するよう構
成されている。
ツチ装置が設けられており、このスイツチ装置は
上記主電極対２，３間での放電を制御するよう構
成されている。
また、上記放電管１内にはレーザガス媒質を循
環するフアン８およびレーザガス媒質の温度の上
昇を防ぐ熱交換器９が設けられている。そして、
上記放電管１の端面の一方には高い反射率を有す
る図示しない高反射ミラーが対向して設けられ、
他方の端面には所定の透過率を有する図示しない
出力ミラーが対向されており、上記高反射ミラー
および出力ミラーは上記放電管１を挟んで互いに
反射面を対峙して配設されている。
環するフアン８およびレーザガス媒質の温度の上
昇を防ぐ熱交換器９が設けられている。そして、
上記放電管１の端面の一方には高い反射率を有す
る図示しない高反射ミラーが対向して設けられ、
他方の端面には所定の透過率を有する図示しない
出力ミラーが対向されており、上記高反射ミラー
および出力ミラーは上記放電管１を挟んで互いに
反射面を対峙して配設されている。
上述のように構成された、ガスレーザ装置は上
記高電圧電源４からの高電圧パルスの供給を受け
て上記ピン電極５，…，６，…間でスパーク放電
の予備電離放電が発生される。このスパーク放電
による主電極対２，３間およびその近傍が予備電
離され、これにより同主電極対２，３間でグロー
放電の主放電が発生される。このグロー放電が上
記主電極対２，３の全長に亙つて均一に発生する
ことで、同主電極対２，３間のレーザガス媒質が
励起されレーザ光が発生する。この放電により上
記レーザガス媒質内にはイオンが生成される。
記高電圧電源４からの高電圧パルスの供給を受け
て上記ピン電極５，…，６，…間でスパーク放電
の予備電離放電が発生される。このスパーク放電
による主電極対２，３間およびその近傍が予備電
離され、これにより同主電極対２，３間でグロー
放電の主放電が発生される。このグロー放電が上
記主電極対２，３の全長に亙つて均一に発生する
ことで、同主電極対２，３間のレーザガス媒質が
励起されレーザ光が発生する。この放電により上
記レーザガス媒質内にはイオンが生成される。
そして、上記主放電が終了した直後、図示しな
い制御装置により直流電源１０のスイツチが操作
され、高周波成分遮断装置１１を通過したパルス
電圧が主放電を終了した主電極２，３間に印加さ
れる。
い制御装置により直流電源１０のスイツチが操作
され、高周波成分遮断装置１１を通過したパルス
電圧が主放電を終了した主電極２，３間に印加さ
れる。
このパルス電圧の印加により正イオンは陰極２
側に移動し、負イオンは陽極側へ移動する。この
際の移動の速度は放電部のガス圧、電界の大きさ
によつて異なり、1kV／cmの電界で３気圧
（2280torr）以下の状態ではおよそ10μsec以下で
正イオンは陰極２の電極面に、負イオンは陽極３
の電極面にそれぞれ再結合してイオンが消滅され
る。つまりイオン粒子は中性粒子となる。このた
めに要する時間は長くとも１ｍsec以内に行われ
る。
側に移動し、負イオンは陽極側へ移動する。この
際の移動の速度は放電部のガス圧、電界の大きさ
によつて異なり、1kV／cmの電界で３気圧
（2280torr）以下の状態ではおよそ10μsec以下で
正イオンは陰極２の電極面に、負イオンは陽極３
の電極面にそれぞれ再結合してイオンが消滅され
る。つまりイオン粒子は中性粒子となる。このた
めに要する時間は長くとも１ｍsec以内に行われ
る。
このようにイオンを主電極対２，３の電極面に
再結合することで、従来のフアンによるレーザガ
ス媒質の循環でイオンを除去する構造よりも早く
イオンを消滅できるので同一のフアンを使用して
も繰返し数は第３図中に実線で示されるような高
い値を得ることができる。図中において破線は従
来構造、つまりフアンによる循環のみで生成物を
除去するガスレーザ発振装置の繰返し数を示して
いる。
再結合することで、従来のフアンによるレーザガ
ス媒質の循環でイオンを除去する構造よりも早く
イオンを消滅できるので同一のフアンを使用して
も繰返し数は第３図中に実線で示されるような高
い値を得ることができる。図中において破線は従
来構造、つまりフアンによる循環のみで生成物を
除去するガスレーザ発振装置の繰返し数を示して
いる。
従来のレーザ装置の値と比較すると、上記実施
例の装置によれば繰返し数は1.2〜1.5倍程度高く
することができた。
例の装置によれば繰返し数は1.2〜1.5倍程度高く
することができた。
なお、上記実施例では放電部の高電圧パルスが
直流電源に伝播しないように保護回路として高周
波遮断部を設けたが、この高周波遮断部の代わり
に、例えば半導体スイツチを設け、上記したよう
に高電圧電源４に組込まれたスイツチ装置の放電
の停止状態において、直流電源１０からのパルス
電圧を印加するように上記半導体スイツチの開閉
制御をする制御装置を設けて保護回路としてもよ
い。
直流電源に伝播しないように保護回路として高周
波遮断部を設けたが、この高周波遮断部の代わり
に、例えば半導体スイツチを設け、上記したよう
に高電圧電源４に組込まれたスイツチ装置の放電
の停止状態において、直流電源１０からのパルス
電圧を印加するように上記半導体スイツチの開閉
制御をする制御装置を設けて保護回路としてもよ
い。
主放電が終了した直後に主電極対間にあるイオ
ンを、陰極および陽極のそれぞれの電極面に再結
合することで極めて短時間でイオンを消滅できる
ので、従来のものを越える高繰返しができ、レー
ザ出力を向上できるガスレーザ発振装置を提供で
きる。
ンを、陰極および陽極のそれぞれの電極面に再結
合することで極めて短時間でイオンを消滅できる
ので、従来のものを越える高繰返しができ、レー
ザ出力を向上できるガスレーザ発振装置を提供で
きる。
第１図乃至第３図はこの発明における一実施例
であり、第１図は要部の正断面図、第２図は高周
波成分遮断装置の一例を示す回路図、第３図は従
来例とこの実施例による装置とを比較するレーザ
出力と繰返し数の関係図、第４図は従来における
ガスレーザ装置の要部を示す正断面図である。 １……放電管、２……陰極、３……陽極、４…
…高電圧電源、１０……直流電源、１１……高周
波成分遮断部（保護回路）。
であり、第１図は要部の正断面図、第２図は高周
波成分遮断装置の一例を示す回路図、第３図は従
来例とこの実施例による装置とを比較するレーザ
出力と繰返し数の関係図、第４図は従来における
ガスレーザ装置の要部を示す正断面図である。 １……放電管、２……陰極、３……陽極、４…
…高電圧電源、１０……直流電源、１１……高周
波成分遮断部（保護回路）。
Claims (1)
- １ 所定圧力のレーザガス媒質が封入され光共振
器が設けられた放電管と、この放電管内に対峙し
て設けられた陰極および陽極からなる主電極と、
上記陰極および陽極間に放電発生のための電気エ
ネルギを供給する高電圧電源とを具備するガスレ
ーザ発振装置において、上記陰極と陽極間に直流
電圧を印加する直流電源と、上記放電発生からの
高電圧パルスの上記直流電源への伝播を遮断する
保護回路とを具備することを特徴とするガスレー
ザ発振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13135788A JPH01302786A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | ガスレーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13135788A JPH01302786A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | ガスレーザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01302786A JPH01302786A (ja) | 1989-12-06 |
| JPH0343796B2 true JPH0343796B2 (ja) | 1991-07-03 |
Family
ID=15056034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13135788A Granted JPH01302786A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | ガスレーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01302786A (ja) |
-
1988
- 1988-05-31 JP JP13135788A patent/JPH01302786A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01302786A (ja) | 1989-12-06 |
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