JPH0529689A

JPH0529689A - ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JPH0529689A
Application number: JP18455691A
Authority: JP
Inventors: Saburo Sato; 三郎佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-07-24
Filing date: 1991-07-24
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、大きな出力でレーザを発振効率を高
くしようとするものである。【構成】ガスレーザ管内に対向配置された一対の主電極
(31,32) と、これら主電極に接続されるとともに電源に
接続された複数のコンデンサ(33 〜36) と、これらコン
デンサのうち一方の主電極に接続されたコンデンサを放
電させて反転電圧を一方の主電極に印加する反転電圧印
加回路(40,41,42)と、主電極の近傍に配置されコンデン
サの反転による放電電流により主電極間に予備電離を発
生させる予備電離電極(37,38) と、コンデンサが反転す
るまで主放電電極に流れる放電電流を遅延する遅延手段
(46)とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＦ₂レーザ、エキシマレ
ーザ、ＴＥＭＡＣＯ₂レーザ等のガスレーザ発振装置の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３はＵＶ光自動予備電離形のエキシマ
レーザの構成図である。レーザ管１の内部には一対の主
電極２、３が配置されている。なお、これら主電極２、
３のうち主電極２が陰極、主電極３が陽極として作用す
る。これら主電極２、３にはそれぞれピーキングコンデ
ンサ４、５及び６、７が接続され、このうちピーキング
コンデンサ４、６に予備電離用ピン電極８が接続され、
又ピーキングコンデンサ５、７に予備電離用ピン電極９
が接続されている。

【０００３】一方、充電電源１０が備えられ、この充電
電源１０に充電抵抗１１を介して主コンデンサ１２が接
続され、この主コンデンサ１２に各ピーキングコンデン
サ４、５が接続されている。又、充電電源１０には充電
抵抗１１を介してサイラトロン１３が接続され、このサ
イラトロン１３に主コンデンサ１２を介してコイル１４
が接続されている。

【０００４】かかる構成であれば、充電電源１０から充
電抵抗を通して主コンデンサ１２に充電が行われる。こ
の充電終了後にサイラトロン１３が点弧すると、主コン
デンサに蓄積された電荷が各ピーキングコンデンサ４〜
７に移行し、この移行時に各予備電離用ピン電極８、９
においてスパーク放電が発生する。このスパーク放電に
より主電極２、３間は予備電離される。そして、予備電
離が十分に進みかつ各ピーキングコンデンサ４〜７の電
圧が高くなると、主電極２、３間に主放電が発生する。
かくして、この主放電による励起及び発振されたレーザ
は図示しない光共振器の共振によって強められて出力さ
れる。

【０００５】又、図４はブルームライン方式の放電回路
を適用したＸｅＦレーザの構成図である。レーザ管１５
の内部には一対の主電極１６、１７が配置されている。
これら電極１６、１７のうち主電極１６には複数のコン
デンサ１８及びコイル１９から成るパルス成形回路２０
が接続され、他方の主電極１７には同様に複数のコンデ
ンサ２１及びコイル２２から成るパルス成形回路２３が
接続されている。そして、パルス成形回路２０にはギャ
ップスイッチ２４が接続され、又パルス成形回路２３に
は高電圧電源ＨＶが接続されている。なお、主電極１
６、１７間には充電抵抗２５が接続されている。

【０００６】かかる構成であれば、高電圧電源ＨＶから
各パルス成形回路２０、２３の各コンデンサ２１、１８
に充電が行われる。この充電終了後にギャップスイッチ
２４が点弧すると、パルス成形回路２０の各コンデンサ
１８に蓄積された電荷が放電し、主電極１６に加わる電
圧が反転する。この電圧反転により主電極１６、１７間
には各コンデンサ１８、２１の充電電圧のほぼ２倍の電
圧が加わる。これにより、主電極１６、１７間に主放電
が発生し、この主放電による励起及び発振されたレーザ
は図示しない光共振器の共振によって強められて出力さ
れる。

【０００７】ところで、上記ＵＶ光予備電離形のレーザ
では各ピーキングコンデンサ４〜７から主電極２、３に
至る回路のヘッドインピーダンスが非常に小さくて約
0.3Ωであり、又主電極２、３間の放電インピーダンス
は同様に0.3Ω程度となっている。ところが、主コンデ
ンサ１２、サイラトロン１３から成る充電側回路のイン
ピーダンスは数Ω程度あってかなり大きい。これによ
り、各ピーキングコンデンサ４〜７に蓄積された電荷は
効率良く主電極２、３に移行するが、主コンデンサ１２
から各ピーキングコンデンサ４〜７に移行しきれなかっ
た残留電荷はインピーダンス不整合により主電極２、３
に効率良く移行できない。このため、出力レーザに対す
る充電エネルギの発振効率を大幅に低下させる。

【０００８】一方、ブルームライン方式のレーザでは各
パルス成形回路２０、２３への充電が高電圧電源ＨＶか
ら直接でき、かつ各パルス成形回路２０、２３のインピ
ーダンスも小さくてレーザ発振効率が高いが、これらパ
ルス成形回路２０、２３はブルームライン回路として同
軸ケーブル及びプリント基板を使用するので、小さな充
電エネルギしか蓄えられず、レーザ出力が小さくなる。
又、この方式では大きなエネルギを得るために水コンデ
ンサを使用することがあるが、水コンデンサは取扱いが
不便でかつレーザ発振の高繰り返しには不適当である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにＵＶ光予
備電離形ではインピーダンス不整合により残留電荷が主
電極２、３に効率良く移行できず、出力レーザに対する
充電エネルギの発振効率が大幅に低下し、又、ブルーム
ライン方式では小さな充電エネルギしか蓄えられず、レ
ーザ出力が小さくなる。そこで本発明は、大きな出力で
レーザを発振効率を高くしたガスレーザ発振装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガスレーザ管
内に対向配置された一対の主電極と、これら主電極に接
続されるとともに電源に接続された複数のコンデンサ
と、これらコンデンサのうち一方の主電極に接続された
コンデンサを放電させて反転電圧を一方の主電極に印加
する反転電圧印加回路と、主電極の近傍に配置されコン
デンサの反転による放電電流により主電極間に予備電離
を発生させる予備電離電極と、コンデンサが反転するま
で主放電電極に流れる放電電流を遅延する遅延手段とを
備えて上記目的を達成しようとするガスレーザ発振装置
である。

【００１１】

【作用】このような手段を備えたことにより、各コンデ
ンサのうち一方の主電極に接続されたコンデンサを電圧
反転印加回路により放電させて主電極に対する電圧を反
転させ、この反転により主電極間に高電圧を印加する。
このとき、主電極の近傍に配置された予備電離電極がコ
ンデンサの反転による放電電流によりスパーク放電を発
生し、又、遅延手段によりコンデンサが反転するまで主
電極に流れる放電電流が遅延される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１３】図１はＵＶ光自動予備電離形のエキシマレ
ーザの構成図である。レーザ管３０の内部には主電極３
１、３２が対向配置されている。なお、主電極３１が陰
極として作用し、主電極３２が陽極として作用とする。
これら主電極３１、３２にはそれぞれピーキングコンデ
ンサ３３、３４及び３５、３６が接続されている。これ
らピーキングコンデンサ３３、３４及び３５、３６のう
ちピーキングコンデンサ３３と３５、ピーキングコンデ
ンサ３４と３６とがそれぞれ共通接続されてレーザ管３
０を通して接地されている。

【００１４】又、レーザ管３０の主電極３１、３２の近
傍には各予備電離電極３７、３８が配置されている。こ
れら予備電離電極３７、３８を構成する一方の各電極は
共通接続された後に主電極３１及びポテンシャルコイル
３９に接続され、また他方の電極にはそれぞれバラスト
コイル４０、４１が接続されている。そして、これらポ
テンシャルコイル３９及びバラストコイル４０、４１は
共通接続されてサイラトロン４２に接続されている。

【００１５】一方、充電スイッチング電源４３が備えら
れ、この充電スイッチング電源４３に充電コイル４４を
介して陰極の主電極３１が接続されるとともに充電コイ
ル４５を介して陽極の主電極３２が接続されている。

【００１６】又、主電極３１からポテンシャルコイル３
９を接続するラインには可飽和コア４６が接続されてい
る。この可飽和コア４６は図示しない制御回路によりオ
ン制御される。すなわち、可飽和コア４６は各ピーキン
グコンデンサ３３〜３６への充電開始からサイラトロン
４２が点弧し、各ピーキングコンデンサ３３、３４の電
圧が反転するまでオフ状態が保持され、これらピーキン
グコンデンサ３３、３４の電圧が反転したときにオンさ
れる。なお、充電スイッチング電源４３は充電コイル４
４を介して主電極３１の端部に接続されているが、これ
は各ピーキングコンデンサ３３〜３６への充電電流によ
り可飽和コア４６を自動的にリセットするためである。
次に上記の如く構成された装置の作用について図２に示
す動作タイミング図を参照して説明する。

【００１７】充電スイッチング電源４３がオンすると、
この充電スイッチング電源４３から各充電コイル４４、
４５を通して各ピーキングコンデンサ３３、３４及び３
５、３６に充電電流が流れ、各ピーキングコンデンサ３
３、３４及び３５、３６は充電される。この場合、各ピ
ーキングコンデンサ３３、３４への充電は充電電流が主
電極３１を通して供給されることにより行われる。この
充電により各主電極３１、３２の電圧は正方向に次第に
高くなる。

【００１８】この充電が完了した後、サイラトロン４２
が点弧すると、各ピーキングコンデンサ３３、３４に蓄
積された電荷はそれぞれ予備電離電極３７、３８、バラ
ストコイル４０、４１及びサイラトロン４２を通して放
電する。このとき、各予備電離電極３７、３８にはスパ
ーク放電が発生する。又、この電荷放電により各ピーキ
ングコンデンサ３３、３４の電圧は反転する。これによ
り、陰極の主電極３１には図２に示すように負の電圧が
加わる。一方、このとき陽極の主電極３２には各ピーキ
ングコンデンサ３５、３６の充電電圧が加わっており、
これにより、各主電極３１、３２の間にはピーキングコ
ンデンサ３５、３６の充電電圧のほぼ２倍の電圧が加わ
る。そして、各ピーキングコンデンサ３３、３４の電圧
が十分に反転したときに可飽和コア４６がオンすると、
主電極３１、３２間に主放電電流が流れ、主放電が発生
する。かくして、この主放電による励起及び発振された
レーザは図示しない光共振器の共振によって強められて
出力される。

【００１９】このように上記一実施例においては、ピー
キングコンデンサ３３〜３６を主電極３１、３２に接続
するとともに充電スイッチング電源４３に接続し、これ
らピーキングコンデンサ３３〜３６のうち陰極の主電極
３１に接続された各ピーキングコンデンサ３３、３４を
放電させて陰極の主電極３１に対する電圧を反転させて
主電極３１、３２の間に充電電圧のほぼ２倍の電圧を印
加するようにしたので、各ピーキングコンデンサ３３〜
３６側のインピーダンスと主電極３１、３２側のインピ
ーダンスとは整合して効率良く各ピーキングコンデンサ
３３〜３６の充電エネルギを主電極３１、３２に注入で
きる。これにより、残留電荷によりダンピングが無くな
ってアーク放電発生の虞がない。又、残留電荷がなくな
るので、予備電離電極３７、３８で消費されるエネルギ
が少なく、かつガスレーザ媒質の劣化が減少し、さらに
予備電離電極３７、３８の消耗が少なくなる。そのう
え、可飽和コア４６の遅延により主放電電流は各予備電
離電極３７、３８を流れないので、必要以上にガスレー
ザ媒質を劣化することがない。又、可飽和コア４６が各
ピーキングコンデンサ３３〜３４の充電によりリセット
されるので、１ kＨｚの高繰り返しのレーザ発振にも適
用できる。

【００２０】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなくその要旨を逸脱しない範囲で変形してもよ
い。例えば、予備電離の方法はコロナ放電や沿面放電に
よるＵＶ光を用いる方法、又はＸ線等の高エネルギ線を
用いる方法でもよい。又、エキシマレーザに限らずＦ₂
レーザ、ＴＥＭＡＣＯ₂レーザ等のガスレーザに適用で
きる。

【００２１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、大
きな出力でレーザを発振効率を高くしたガスレーザ発振
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるガスレーザ発振装置の一実施例
を示す構成図。

【図２】同装置のタイミング図。

【図３】従来装置の構成図。

【図４】従来装置の構成図。

【符号の説明】

３０…レーザ管、３１，３２…主電極、３３〜３６…ピ
ーキングコンデンサ、３７，３８…予備電離電極、３９
…ポテンシャルコイル、４０，４１…バラストコイル、
４２…サイラトロン、４３…充電スイッチング電源、４
４，４５…充電コイル。

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】ガスレーザ管内に対向配置された一対の
主電極と、これら主電極に接続されるとともに電源に接
続された複数のコンデンサと、これらコンデンサのうち
一方の前記主電極に接続された前記コンデンサを放電さ
せて反転電圧を一方の前記主電極に印加する反転電圧印
加回路と、前記主電極の近傍に配置され前記コンデンサ
の反転による放電電流により前記主電極間に予備電離を
発生させる予備電離電極と、前記コンデンサが反転する
まで前記主放電電極に流れる放電電流を遅延する遅延手
段とを具備したこと特徴とするガスレーザ発振装置。