JPH04279076A - ガスレ−ザ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレ−ザ管内に封入され
たガスレ−ザ媒質を陰極と陽極とからなる主電極間で発
生する主放電によって励起してレ−ザ光を発生させるガ
スレ−ザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスレ−ザ装置には、放電方向に対して
レ−ザ光が垂直方向に放出されるＴＥＡＣＯ２　レ−ザ
やエキシマレ−ザなどがあることが知られている。これ
らのガスレ−ザ装置においては、平均出力の増大を計る
ために高繰返し動作をさせることが要求されることが多
い。

【０００３】従来、このようなガスレ−ザ装置は、ガス
レ−ザ媒質が封入されたレ−ザ管を有する。このレ−ザ
管内には主電極を形成する陰極と陽極とが対向して配置
させれている。この主電極は主コンデンサを介して直流
電源に接続されている。

【０００４】上記レ−ザ管内には上記主電極の近傍に先
端を対向させた一対のピン電極からなる複数組の予備電
離電極が配置されている。この予備電離電極にはピ−キ
ングコンデンサが接続されている。このピ−キングコン
デンサには、上記主コンデンサに貯えられた電気エネル
ギがスイッチング素子を作動させることで移行させるこ
とができるようになっている。

【０００５】このような構成のガスレ−ザ装置において
は、上記スイッチング素子にトリガ信号が入力されると
、主コンデンサに貯えられた電気エネルギがピ−キング
コンデンサに移行し、予備電離電極に放電が発生する。 その放電によって紫外線が発生し、主電極の陰極と陽極
との間の放電空間部が予備電離される。放電空間部の予
備電離が進と、陰極と陽極との間で主放電が点弧される
。それによって、ガスレ−ザ媒質が励起されてレ−ザ光
が発生する。

【０００６】主放電時には、主電極に多量の電気エネル
ギが注入されるため、放電空間部には金属蒸気やハロゲ
ン化物など多くの生成物が発生する。その生成物が放電
空間部に残留した状態でつぎの主放電が点弧されると、
ア−ク放電の発生などによって主放電が不安定となるか
ら、レ−ザ光の出力低下や停止状態を招くということが
ある。そのため、通常は送風機によってガスレ−ザ媒質
を循環させ、生成物を放電空間部から迅速に除去するよ
うにしている。

【０００７】主放電の繰返し数を上げるにつれてガスレ
−ザ媒質の流速を上げなければ、放電空間部からの生成
物の除去を確実に行うことができない。それに対して送
風機に注入される電気エネルギはガス流速の３乗に比例
するため、ガスレ−ザ装置の運転効率を向上させるため
には少しでもガスレ−ザ媒質の流速を下げなければなら
ない。

【０００８】このような相反する条件を満足させること
は難しいため、ガスレ−ザ媒質の流れを均一化するなど
の対策が採られているものの、十分に満足な結果が得ら
れていないのが現状である。

【０００９】ところで、従来のガスレ−ザ装置は、主電
極に主放電のための電気エネルギを供給する主コンデン
サの容量が上記ピ−キングコンデンサの容量に比べて大
きく設定されていた。それによって、主電極には、主放
電時にピ−キングコンデンサからだけでなく、主コンデ
ンサからも比較的緩やかに電気エネルギが供給されるこ
とになるため、高い出力のレ−ザ光を得ることができる
。

【００１０】しかしながら、このようにして高出力のレ
−ザ光を得るようにすると、主放電が点弧されてから終
了するまでの１回当たりの主放電に費やされる時間が比
較的長くなる。そのため、主放電の繰返し数を高くして
より高い出力のレ−ザ光を得たい場合には、上述したよ
うにつぎの主放電が点弧されるまでに放電空間部に生じ
た生成物を確実に除去することができなくなる。したが
って、主放電の繰返し数を上げて高いレ−ザ平均出力を
得る場合には、主放電を短時間で終了させなければなら
ない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のガ
スレ−ザ装置は、高い出力を得るために、主コンデンサ
の容量をピ−キングコンデンサの容量よりも大きくして
いたので、繰返し数を上げてより高い平均出力を得ると
いうことが難しかった。

【００１２】この発明は上記事情にもとずきなされたも
ので、その目的とするところは、主放電の時間を短くす
ることで、繰返し数を増大させ、高い平均出力のレ−ザ
光を得ることができるようにしたガスレ−ザ装置を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、ガスレ−ザ媒質が封入されたレ−ザ管と
、このレ−ザ管内のガスレ−ザ媒質を循環させる送風機
と、上記レ−ザ管内に対向して配置された陰極と陽極と
からなる主電極と、この主電極に主コンデンサを介して
電気エネルギを供給する直流電源と、この直流電源から
上記主電極に供給される電気エネルギの波形を整形する
ためのピ−キングコンデンサと、上記主電極の陰極と陽
極との間の放電空間部に生じる主放電に先立ち上記主コ
ンデンサからピ−キングコンデンサに移行した電気エネ
ルギによって上記放電空間部を予備電離する予備電離電
極とを具備し、上記主コンデンサの容量は、上記ピ−キ
ングコンデンサの容量に比べて小さく設定されているこ
とを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記の構成によれば、主コンデンサの容量がピ
−キングコンデンサの容量よりも小さいことにより、主
放電時における主コンデンサの寄与がなくなるから、主
放電の時間を短くして繰返し数を高くすることができる
。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を参照して
説明する。図１に示すガスレ−ザ装置はガスレ−ザ媒質
が封入されたレ−ザ管１を有する。このレ−ザ管１内に
は主電極を形成する陰極２と陽極３とが上下方向に離間
対向して配設されている。上記陰極２の両側にはそれぞ
れ上部ピン電極４が配設され、上記陽極３の両側にはそ
れぞれ下部ピン電極５が上端を上記上部ピン電極４の下
端に対向させて配設されている。上記上部ピン電極４に
はピ−キングコンデンサ６が接続されている。

【００１６】上記レ−ザ管１内にはガスレ−ザ媒質を矢
印で示すように陰極２と陽極３との間の放電空間部７に
循環させる送風機８および循環するガスレ−ザ媒質を冷
却するための熱交換器９が配設されている。

【００１７】上記陰極２と上部ピン電極４は直流電源１
１のマイナス側に主コンデンサ１２を介して接続され、
上記陽極３と下部ピン電極５とはプラス側に接続されて
いる。上記直流電源１１のマイナス側とプラス側との間
にはスイッチング素子としてのサイラトロン１３が接続
され、さらにこのサイラトロン１３と並設にコイル１４
が接続されている。

【００１８】上記ピ−キングコンデンサ６の容量をＣｐ
　とし、上記主コンデンサ１２の容量をＣｓ　とした場
合、主コンデンサ１２の容量Ｃｐ　がピ−キングコンデ
ンサ６の容量Ｃｐ　よりも小さく設定されいる。この実
施例においては、主コンデンサ１２の容量Ｃｐ　とピ−
キングコンデンサ６の容量の比が［Ｃｐ　／Ｃｓ　≦２
／３］になるよう設定されている。

【００１９】上記構成のガスレ−ザ装置においては、主
コンデンサ１２はコイル１４を介して充電される。主コ
ンデンサ１２に貯えられた電気エネルギは、サイラトロ
ン１３にトリガ信号が入力されると、このサイラトロン
１３が導通状態になるから、ピ−キングコンデンサ６に
移行する。それによって、上部ピン電極４と下部ピン電
極５との間のア−ク放電によって紫外光が発生し、その
紫外光が放電空間部７を予備電離する。

【００２０】放電空間部７の予備電離が進行すると、主
コンデンサ１２からピ−キングコンデンサ６へ移行した
電気エネルギによって陰極２と陽極３との間で主放電が
点弧される。それによって、放電空間部７を送風機８に
よって循環させられるガスレ−ザ媒質が励起され、主放
電の方向と直交する方向にレ−ザ光が出力される。

【００２１】上記主コンデンサ１２の容量Ｃｓ　はピ−
キングコンデンサＣｐ　の容量よりも小さく設定されて
いる。そのため、主放電が点弧される前に上記主コンデ
ンサ１２に貯えられた電気エネルギは、サイラトロン１
３が導通状態となると、ピ−キングコンデンサ６へ全て
移行してしまう。その結果、主放電時には主コンデンサ
１２による寄与が全くなくなるから、レ−ザ出力は低下
する。

【００２２】この状態を図３に示す。すなわち、同図中
曲線ＡおよびＡ´は従来で、曲線Ｂはこの発明の場合で
ある。曲線Ａは主コンデンサ１２の容量Ｃｓ　がピ−キ
ングコンデンサＣｐ　の容量の１．２　倍の場合で、曲
線Ａ´はＣｓ　＝Ｃｐ　の場合である。曲線ＢはＣｓ　
／Ｃｐ　＝２／３の場合であり、曲線Ｂの場合はレ−ザ
出力が低下し、高い印加電圧が必要となることが分かる
。

【００２３】しかしながら、主放電時に主コンデンサ１
２の寄与がなくなることで、主放電が短時間で終了する
。そのため、ガスレ−ザ媒質の流速を高くすることなく
、主放電の繰返し動作を高速化することができる。言い
換えれば、同じガス流速であれば、従来に比べて主放電
の繰返し数を十分に高速化することができることになる
。

【００２４】図２はガス流速と主放電の繰返し数との関
係を示し、図中曲線Ａは従来の場合であり、Ｂはこの発
明の場合である。この図から分かるように、同一の繰返
し数で主放電を点弧させる場合、曲線Ａの従来よりも、
曲線Ｂのこの発明の方が必要となるガス流速が低くてす
む。

【００２５】また、図４に示すように主放電をある繰返
し数Ｎ以上とすると、同図の曲線Ａで示す従来よりも曲
線Ｂで示すこの発明の場合の方が同じ繰返し数であって
も、平均レ−ザ出力が高くなることが確認された。つま
り、主放電の繰返し数を高くしていった場合、主放電時
間の短いこの発明の構成によれば、放電空間部７から主
放電によって生じる生成物を除去し易い。しかしながら
、主放電時間の長い従来の構成だと、十分に除去されな
いうちにつぎの主放電が点弧されることになる。そのた
め、主放電の繰返し数を上げていくと、従来の構成では
陰極２と陽極３との間の主放電が生成物の影響を受けて
ア−ク放電となり、出力の低下を招くと考えられる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、主コンデ
ンサの容量をピ−キングコンデンサの容量よりも小さく
設定したから、主放電時に主コンデンサが寄与すること
がなくなるため、主放電の時間を短くすることができる
。そのため、単位パルス当たりのレ−ザ出力は低下する
ものの、繰返し数をある値以上にしたときの平均レ−ザ
出力を高くすることができる。つまり、高繰返しの主放
電によって高い平均レ−ザ出力を得るのに適したガスレ
−ザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の全体構成の概略図、

【図
２】ガス流速と繰返し数との関係を示すグラフ。

【図３】主コンデンサとピ−キングコンデンサとの容量
の比を変えたときのレ−ザ出力と印加電圧との関係を示
したグラフ。

【図４】平均レ−ザ出力と繰返し数との関係を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１…レ−ザ管、２…陰極（主電極）、３…陽極（主電極
）、４…上部ピン電極（予備電離電極）、５…下部ピン
電極（予備電離電極）、６…ピ−キングコンデンサ、７
…放電空間部、８…送風機、１１…直流電源、１２…主
コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガスレ−ザ媒質が封入されたレ−ザ管
   と、このレ−ザ管内のガスレ−ザ媒質を循環させる送風
   機と、上記レ−ザ管内に対向して配置された陰極と陽極
   とからなる主電極と、この主電極に主コンデンサを介し
   て電気エネルギを供給する直流電源と、この直流電源か
   ら上記主電極に供給される電気エネルギの波形を整形す
   るためのピ−キングコンデンサと、上記主電極の陰極と
   陽極との間の放電空間部に生じる主放電に先立ち上記主
   コンデンサからピ−キングコンデンサに移行した電気エ
   ネルギによって上記放電空間部を予備電離する予備電離
   電極とを具備し、上記主コンデンサの容量は、上記ピ−
   キングコンデンサの容量に比べて小さく設定されている
   ことを特徴とするガスレ−ザ装置。