JPH04177776A - 繰返し発振エキシマレーザ装置 - Google Patents
繰返し発振エキシマレーザ装置Info
- Publication number
- JPH04177776A JPH04177776A JP30520790A JP30520790A JPH04177776A JP H04177776 A JPH04177776 A JP H04177776A JP 30520790 A JP30520790 A JP 30520790A JP 30520790 A JP30520790 A JP 30520790A JP H04177776 A JPH04177776 A JP H04177776A
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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
この発明は媒質中でレーザ光を高効率で出力する繰返し
発振エキシマレーリ′装置に関するものである。
発振エキシマレーリ′装置に関するものである。
第３図は例えば、シーエムシー（株）、 １９８６年３
月２５日発行ｒエキシマレーザ最先端応用技術」豊田、
相加監修 Ｐ−５３に示されたスパイカーサステイナ（
Ｓｐｉｋｅｒ−３ｕｓｔａｉｎｅｒ）の概念ブロック図
であり、図において、ＬＡ、ＩＢは媒質内で放電７を行
う主電極、２は主電極ＩＡ、１Ｂでの放電を捉ず主スイ
ッチ（第５図、第６図）、３は所要電圧を予め印加する
ことによって放電開始時の抵抗を低減させる放電を捉す
ためのプレパルススイッチ、４は放電抵抗が低くなった
時に放電動作に移行する励起回路（以下、ナスティナと
呼ぶ）、５は前記プレパルススイッチ３によって起動さ
れるスパイカ、６ばインダクタンスである。 次に動作について説明する。一般にエキシマレーザの主
放電回路の条件としては、高い励起強度が得られること
である。高電圧、高効率化を図るために回路に工夫が施
されているが、回路電流の立−Ｌりを抑える要因として
■７Ｃの分布定数がある。 また、抵抗Ｒは電流を制限し大出力化に不通であるため
インピーダンスＺを低減して高い励起強度を得るように
している。第４図は一例として、主電極ＩＡ、ＩＢが放
電を開始した時の放電電流Ｉと抵抗Ｒの相関関係につい
て示したもので、放電時の抵抗Ｒば時間の経過につれて
指数関数的に低減し、ある時間後には、０．１〜０．２
オーム付近に安定することが知られている。その間に放
電電流はパルスとなって流れる。第３図のスパイカ５は
高い平均出力でレーザの最寿命化を図るための高効率化
の手段である。即ち、定常放電の励起前に小さな電力で
予め放電を行い、放電インピーダンスの整合をとり、パ
ルス出力の最適状態を事前に整備し、その直後に主スイ
ッチ２を投入してサステイナ４による定常放電に突入す
るものである。 しかし、サステイナ４と放電場との間の主スイッチ２と
しては、通常、第５図に示す磁気飽和素子８や第６図に
示すレールギャップスイッチ９が用いられている。レー
ルギャップスイッチ９は数１００ヘルツ以上の繰返し動
作には不向きであり、磁気飽和素子８はサステイナ４か
らの電流はしゃ断するものの高電圧はカットせず、主電
極ＩＡ。 １Ｂに印加される構成であるため自己ブレークダウンの
観点からサステイナ４に充分な電圧を印加することがで
きない。
月２５日発行ｒエキシマレーザ最先端応用技術」豊田、
相加監修 Ｐ−５３に示されたスパイカーサステイナ（
Ｓｐｉｋｅｒ−３ｕｓｔａｉｎｅｒ）の概念ブロック図
であり、図において、ＬＡ、ＩＢは媒質内で放電７を行
う主電極、２は主電極ＩＡ、１Ｂでの放電を捉ず主スイ
ッチ（第５図、第６図）、３は所要電圧を予め印加する
ことによって放電開始時の抵抗を低減させる放電を捉す
ためのプレパルススイッチ、４は放電抵抗が低くなった
時に放電動作に移行する励起回路（以下、ナスティナと
呼ぶ）、５は前記プレパルススイッチ３によって起動さ
れるスパイカ、６ばインダクタンスである。 次に動作について説明する。一般にエキシマレーザの主
放電回路の条件としては、高い励起強度が得られること
である。高電圧、高効率化を図るために回路に工夫が施
されているが、回路電流の立−Ｌりを抑える要因として
■７Ｃの分布定数がある。 また、抵抗Ｒは電流を制限し大出力化に不通であるため
インピーダンスＺを低減して高い励起強度を得るように
している。第４図は一例として、主電極ＩＡ、ＩＢが放
電を開始した時の放電電流Ｉと抵抗Ｒの相関関係につい
て示したもので、放電時の抵抗Ｒば時間の経過につれて
指数関数的に低減し、ある時間後には、０．１〜０．２
オーム付近に安定することが知られている。その間に放
電電流はパルスとなって流れる。第３図のスパイカ５は
高い平均出力でレーザの最寿命化を図るための高効率化
の手段である。即ち、定常放電の励起前に小さな電力で
予め放電を行い、放電インピーダンスの整合をとり、パ
ルス出力の最適状態を事前に整備し、その直後に主スイ
ッチ２を投入してサステイナ４による定常放電に突入す
るものである。 しかし、サステイナ４と放電場との間の主スイッチ２と
しては、通常、第５図に示す磁気飽和素子８や第６図に
示すレールギャップスイッチ９が用いられている。レー
ルギャップスイッチ９は数１００ヘルツ以上の繰返し動
作には不向きであり、磁気飽和素子８はサステイナ４か
らの電流はしゃ断するものの高電圧はカットせず、主電
極ＩＡ。 １Ｂに印加される構成であるため自己ブレークダウンの
観点からサステイナ４に充分な電圧を印加することがで
きない。
【発明が解決しようとする課題１
従来の繰返し発振エキシマレーザ装置は、以」−のよう
に構成されているので、主スイッチに磁気飽和素子を使
用した場合には、できるだけ高電圧が必要であるにも拘
らず自己ブレークダウンしない程度の低い電圧しかサス
テイナに充電すること ゛ができない。また、インダ
クタンスは完全に小にはなり切れず高速スイッチングに
不適当である。 更に、レールギャップスイッチを用いた場合の繰返し放
電は約１ヘルツ程度でこれ以上速くできない等の課題が
あった。 この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、サステイナの電圧、電流とも完全に主電極に対
してしゃ断し、かつ主スイッチ（１つ若しくは、複数個
のサイラトロン、又は１つ若しくは複数個の固体素子ス
イッチで構成）のＯＮ時には極力、低インダクタンスの
放電回路を形成する繰返し発振エキシマレーザ装置を得
ることを目的とする。 【課題を解決するための手段】 この発明に係る繰返し発振エキシマレーザ装置は、主電
極間に高電圧を印加し、プレパルススイッヂをオン・オ
フして均一な放電を開始させるスパイカと、前記主電極
に直列に接続した主スイッチをオン・オフしてレーザ媒
質を励起するためエネルギーを放電場に投入するサステ
イナと、そのサステイナと主電極との間の電流オン・オ
フ機能を担う主スイッチとを設けたものである。
に構成されているので、主スイッチに磁気飽和素子を使
用した場合には、できるだけ高電圧が必要であるにも拘
らず自己ブレークダウンしない程度の低い電圧しかサス
テイナに充電すること ゛ができない。また、インダ
クタンスは完全に小にはなり切れず高速スイッチングに
不適当である。 更に、レールギャップスイッチを用いた場合の繰返し放
電は約１ヘルツ程度でこれ以上速くできない等の課題が
あった。 この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、サステイナの電圧、電流とも完全に主電極に対
してしゃ断し、かつ主スイッチ（１つ若しくは、複数個
のサイラトロン、又は１つ若しくは複数個の固体素子ス
イッチで構成）のＯＮ時には極力、低インダクタンスの
放電回路を形成する繰返し発振エキシマレーザ装置を得
ることを目的とする。 【課題を解決するための手段】 この発明に係る繰返し発振エキシマレーザ装置は、主電
極間に高電圧を印加し、プレパルススイッヂをオン・オ
フして均一な放電を開始させるスパイカと、前記主電極
に直列に接続した主スイッチをオン・オフしてレーザ媒
質を励起するためエネルギーを放電場に投入するサステ
イナと、そのサステイナと主電極との間の電流オン・オ
フ機能を担う主スイッチとを設けたものである。
この発明における主スイッチとしての固体素子スイッチ
、またはザイシトロンスイッヂは、予めスパイカによっ
て放電と回路インピーダンスとの整合をとった後に、電
圧、電流を完全にしゃ断した状態でサステイナの高電圧
をオン・オフ制御するので、ピーク電圧／定常電圧の比
が大となりパルス放電の立ち上りが速くなってレーザ出
力の高効率化が行えるようになる。
、またはザイシトロンスイッヂは、予めスパイカによっ
て放電と回路インピーダンスとの整合をとった後に、電
圧、電流を完全にしゃ断した状態でサステイナの高電圧
をオン・オフ制御するので、ピーク電圧／定常電圧の比
が大となりパルス放電の立ち上りが速くなってレーザ出
力の高効率化が行えるようになる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
図中、第３図と同一の部分は同一の符号をもって図示し
た第１図ないし第２図において、１０は例えば、ＦＥＴ
（電界効果形トランジスタ）モジュール等の固体素子ス
イッチを１個もしくは複数個用いて直並列に接続してブ
ロック構成にした主スイッチとしての固体素子スイッチ
、１１は高速応答が可能なサイラトロンを１個、もしく
は複数個並列に接続した主スイッチとしてのサイラトロ
ンスイッチである。 次に動作について説明する。回路全体の動作は従来の例
と同一であるので説明は省略する。第１図に示した固体
素子スイッチ１０ば高電圧スイッチとしてのモジュール
を直並列に接続（例えば、多段積、無配線化）してイン
ピーダンスの整合を図った構成をとっており、更に第４
図に示したスパイカ５のプレパルス効果として放電抵抗
Ｒは既に最小に達している。この最適の状態で固体素子
スイッチ１０をオンするので、ピーク電圧／定常電圧の
比は大となって放電の立上りは速くなる。 また、第２図のサイラトロンスイッチ１１を用いた場合
には、単体のサイラトロンは放電時に局部電流が流れる
ために高インダクタンスを有する。 そのインダクタンスをできるだけ小さくするため複数の
サイラトロンを並列に接続してサイラトロンスイッチ１
１とする。そして前記同様に放電時における回路インピ
ーダンスの整合により放電効率の向上を図り高速応答を
可能にしている。
た第１図ないし第２図において、１０は例えば、ＦＥＴ
（電界効果形トランジスタ）モジュール等の固体素子ス
イッチを１個もしくは複数個用いて直並列に接続してブ
ロック構成にした主スイッチとしての固体素子スイッチ
、１１は高速応答が可能なサイラトロンを１個、もしく
は複数個並列に接続した主スイッチとしてのサイラトロ
ンスイッチである。 次に動作について説明する。回路全体の動作は従来の例
と同一であるので説明は省略する。第１図に示した固体
素子スイッチ１０ば高電圧スイッチとしてのモジュール
を直並列に接続（例えば、多段積、無配線化）してイン
ピーダンスの整合を図った構成をとっており、更に第４
図に示したスパイカ５のプレパルス効果として放電抵抗
Ｒは既に最小に達している。この最適の状態で固体素子
スイッチ１０をオンするので、ピーク電圧／定常電圧の
比は大となって放電の立上りは速くなる。 また、第２図のサイラトロンスイッチ１１を用いた場合
には、単体のサイラトロンは放電時に局部電流が流れる
ために高インダクタンスを有する。 そのインダクタンスをできるだけ小さくするため複数の
サイラトロンを並列に接続してサイラトロンスイッチ１
１とする。そして前記同様に放電時における回路インピ
ーダンスの整合により放電効率の向上を図り高速応答を
可能にしている。
以上のようにこの発明によればスパイカーサステイナ回
路の主スイッチとして夫々１個もしくは複数個の固体素
子スイッチを直並列に接続した固体素子スイッチあるい
は、サイラトロンスイッチを採用して電圧、電流を完全
にしゃ断したので、ピーク電圧／定常電圧の比が大とな
ってパルス放電の立上りが高速化されレーザ出力の高効
率化を図ることができる効果がある。
路の主スイッチとして夫々１個もしくは複数個の固体素
子スイッチを直並列に接続した固体素子スイッチあるい
は、サイラトロンスイッチを採用して電圧、電流を完全
にしゃ断したので、ピーク電圧／定常電圧の比が大とな
ってパルス放電の立上りが高速化されレーザ出力の高効
率化を図ることができる効果がある。
第１図及び第２図はこの発明の一実施例によるスパイカ
ーサステイナ回路図、第３図、第５図。 第６図は従来のスパイカーサステイナ回路図、第４図は
第３図の主電極の放電電流と抵抗と相関関係図である。 図において、ＬＡ、ＩＢは主電極、２は主スイッチ、３
はプレパルススイッチ、４はサステイナ、５はスパイカ
、１０は主スイッチとしての１つ若しくば複数個の固体
素子スイッチ、１１は主スイッチとしての１つ若しくは
複数個のサイラトロンスイッチである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
ーサステイナ回路図、第３図、第５図。 第６図は従来のスパイカーサステイナ回路図、第４図は
第３図の主電極の放電電流と抵抗と相関関係図である。 図において、ＬＡ、ＩＢは主電極、２は主スイッチ、３
はプレパルススイッチ、４はサステイナ、５はスパイカ
、１０は主スイッチとしての１つ若しくば複数個の固体
素子スイッチ、１１は主スイッチとしての１つ若しくは
複数個のサイラトロンスイッチである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 主電極間に高電圧を印加し、プレパルススイッチをオン
・オフして均一な放電を開始させるスパイカと、前記主
電極に直列に接続され、１つ若しくは複数個のサイラト
ロン、又は１つ若しくは複数個の固体素子スイッチから
なる主スイッチをオン・オフしてレーザ媒質を励起する
ためエネルギーを放電場に投入するサスティナと、前記
サスティナと主電極との間の電流オン・オフ機能を担う
前記主スイッチとを備えた繰返し発振エキシマレーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305207A JP2744347B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 繰返し発振エキシマレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305207A JP2744347B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 繰返し発振エキシマレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04177776A true JPH04177776A (ja) | 1992-06-24 |
| JP2744347B2 JP2744347B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17942343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2305207A Expired - Fee Related JP2744347B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 繰返し発振エキシマレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2744347B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63228783A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Toshiba Corp | ガスレ−ザ装置 |
| JPS63304683A (ja) * | 1987-06-03 | 1988-12-12 | Nikon Corp | エキシマレ−ザ−装置 |
| JPS6428980A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Nikon Corp | Discharge type excimer laser device |
| JPH027484A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Nikon Corp | 放電型エキシマレーザ装置 |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2305207A patent/JP2744347B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63228783A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Toshiba Corp | ガスレ−ザ装置 |
| JPS63304683A (ja) * | 1987-06-03 | 1988-12-12 | Nikon Corp | エキシマレ−ザ−装置 |
| JPS6428980A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Nikon Corp | Discharge type excimer laser device |
| JPH027484A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-01-11 | Nikon Corp | 放電型エキシマレーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2744347B2 (ja) | 1998-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
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