JPH0756904B2 - パルス気体レーザ装置 - Google Patents
パルス気体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0756904B2 JPH0756904B2 JP2252956A JP25295690A JPH0756904B2 JP H0756904 B2 JPH0756904 B2 JP H0756904B2 JP 2252956 A JP2252956 A JP 2252956A JP 25295690 A JP25295690 A JP 25295690A JP H0756904 B2 JPH0756904 B2 JP H0756904B2
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- Japan
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- discharge
- laser
- ferroelectric
- corona
- metal wire
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザガスを封入したレーザ管を高効率でか
つ長寿命で動作させるための高輝度コロナ予備電離装置
を備えたパルス気体レーザ装置に関する。
つ長寿命で動作させるための高輝度コロナ予備電離装置
を備えたパルス気体レーザ装置に関する。
［発明の概要］ 本発明は、横方向放電励起型のパルス気体レーザ装置に
おいて、レーザ管内に高輝度の紫外線を発生するコロナ
予備電離装置を設けることによって、レーザガスを効率
よく予備電離し、均一なグロー放電を実現し、ひいては
高効率化及び長寿命化を図ったものである。
おいて、レーザ管内に高輝度の紫外線を発生するコロナ
予備電離装置を設けることによって、レーザガスを効率
よく予備電離し、均一なグロー放電を実現し、ひいては
高効率化及び長寿命化を図ったものである。
［従来の技術］ パルス気体レーザ装置は、対をなす主放電電極を内部に
有するレーザ管内にレーザガスを封入した構成を備えて
いる。このようにパルス気体レーザ装置が具備するレー
ザ管を長寿命で動作させる予備電離技術として、コロナ
放電から出る紫外線を利用したコロナ予備電離方式があ
る。この方式は、コロナ放電自体が弱く静かな放電であ
るため主放電電極近傍に予備電離装置を設置でき、紫外
線強度をスパーク放電を利用した予備電離方式ほど増加
させなくても空間的に均一なグロー放電が実現できる。
このため、レーザガスの解離やガス汚染の問題が少な
く、長寿命動作が可能である。
有するレーザ管内にレーザガスを封入した構成を備えて
いる。このようにパルス気体レーザ装置が具備するレー
ザ管を長寿命で動作させる予備電離技術として、コロナ
放電から出る紫外線を利用したコロナ予備電離方式があ
る。この方式は、コロナ放電自体が弱く静かな放電であ
るため主放電電極近傍に予備電離装置を設置でき、紫外
線強度をスパーク放電を利用した予備電離方式ほど増加
させなくても空間的に均一なグロー放電が実現できる。
このため、レーザガスの解離やガス汚染の問題が少な
く、長寿命動作が可能である。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記従来技術には以下の点で問題がある。す
なわち、従来のコロナ予備電離方式は、レーザ効率が低
いことが欠点である。これは、従来のコロナ予備電離装
置は、ガラス、アルミナセラミクスやエポキシ樹脂等の
低誘電率の誘電体を用いているため、発生される紫外線
強度が弱くて生成されるレーザ管内の初期電子密度が小
さく、均一なグロー放電を実現するのにレーザガスの分
圧を下げざるを得ず。これが結果としてレーザ効率の減
少をもたらしている。
なわち、従来のコロナ予備電離方式は、レーザ効率が低
いことが欠点である。これは、従来のコロナ予備電離装
置は、ガラス、アルミナセラミクスやエポキシ樹脂等の
低誘電率の誘電体を用いているため、発生される紫外線
強度が弱くて生成されるレーザ管内の初期電子密度が小
さく、均一なグロー放電を実現するのにレーザガスの分
圧を下げざるを得ず。これが結果としてレーザ効率の減
少をもたらしている。
本発明の目的は、レーザガスを封入したレーザ管中に高
輝度の紫外線を発生し、レーザガス媒質を効率良く予備
電離するコロナ予備電離装置を設置することにより均一
なグロー放電を実現し、長寿命でかつ高効率のパルス気
体レーザ装置を実現することにある。
輝度の紫外線を発生し、レーザガス媒質を効率良く予備
電離するコロナ予備電離装置を設置することにより均一
なグロー放電を実現し、長寿命でかつ高効率のパルス気
体レーザ装置を実現することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的は、従来のコロナ予備電離装置に用いられてい
たガラス、アルミナセラミクスやエポキシ樹脂等の低誘
電率の誘電体の代わりに比誘電率の高い強誘電体を用い
ると共に、強誘電体上に１本の金属線（ワイヤー）を張
架する等して、金属線を中心として強誘電体上に広がる
沿面ワイヤーコロナ放電を利用した予備電離装置を導入
することにより達成される。
たガラス、アルミナセラミクスやエポキシ樹脂等の低誘
電率の誘電体の代わりに比誘電率の高い強誘電体を用い
ると共に、強誘電体上に１本の金属線（ワイヤー）を張
架する等して、金属線を中心として強誘電体上に広がる
沿面ワイヤーコロナ放電を利用した予備電離装置を導入
することにより達成される。
すなわち、本発明は、相互に対向する主放電電極を有し
内部にレーザガスを封入したレーザ管を備えた横方向放
電励起型のパルス気体レーザ装置において、 高誘電率の板状強誘電体と、該強誘電体の主面の中心に
沿いかつ当該主面の表面にごく近接して配設した１本の
細い金属線とを有するコロナ予備電離装置を、前記レー
ザ管内に設け、 前記金属線と前記主面以外の前記強誘電体の他の面との
間に予備電離強度制御用コンデンサを介して高電圧パル
スを印加して前記金属線を中心として前記強誘電体表面
にブラシコロナ放電を発生させ、該ブラシコロナ放電に
よる輝度の高い紫外線が前記主放電電極間を照射するよ
うにしたことを特徴としている。
内部にレーザガスを封入したレーザ管を備えた横方向放
電励起型のパルス気体レーザ装置において、 高誘電率の板状強誘電体と、該強誘電体の主面の中心に
沿いかつ当該主面の表面にごく近接して配設した１本の
細い金属線とを有するコロナ予備電離装置を、前記レー
ザ管内に設け、 前記金属線と前記主面以外の前記強誘電体の他の面との
間に予備電離強度制御用コンデンサを介して高電圧パル
スを印加して前記金属線を中心として前記強誘電体表面
にブラシコロナ放電を発生させ、該ブラシコロナ放電に
よる輝度の高い紫外線が前記主放電電極間を照射するよ
うにしたことを特徴としている。
［作用］ 本発明に係るパルス気体レーザ装置の原理について説明
する。
する。
コロナ予備電離装置は、該電体を介した高周波コロナ放
電を利用しているが、このコロナ放電によって流れる変
位電流Icは次式で示される。
電を利用しているが、このコロナ放電によって流れる変
位電流Icは次式で示される。
Ic＝ε0εs（S/d）（dV/dt）…（１） ただし、ε0：真空の誘電率 εs：誘電体の比誘電率 S:誘電体の有効断面積 d:誘電体の厚さ V:電圧 t:時間 上式から明らかなように、発生する紫外線強度を強くす
るには、コロナ放電の放電電流Icを増加させてやればよ
い。このためには、比誘電率εsを高くするか、電圧の
立ち上がり時間dV/dtを速くすればよいことが（１）式
から分かる。電圧の立ち上がり時間は容易に改善できな
いので、比誘電率εsを高くする方法が最もよい方法で
ある。耐電圧性があり、かつ比誘電率の高い強誘電体と
して高電圧セラミクスデンコンサに使用されているSrTi
O3やBaTiO3等をコロナ予備電離装置の誘電体に使用する
ことにより高輝度のコロナ放電が実現できる。
るには、コロナ放電の放電電流Icを増加させてやればよ
い。このためには、比誘電率εsを高くするか、電圧の
立ち上がり時間dV/dtを速くすればよいことが（１）式
から分かる。電圧の立ち上がり時間は容易に改善できな
いので、比誘電率εsを高くする方法が最もよい方法で
ある。耐電圧性があり、かつ比誘電率の高い強誘電体と
して高電圧セラミクスデンコンサに使用されているSrTi
O3やBaTiO3等をコロナ予備電離装置の誘電体に使用する
ことにより高輝度のコロナ放電が実現できる。
コロナ放電の形態としては、グローコロナとブラシコロ
ナの２つの放電形態がある。従来のコロナ予備電離装置
は、誘電体とメッシュ状の金網電極との間で起こるグロ
ーコロナ放電を利用していた。強誘電体上に１本の金属
線を張り局部電界を印加すると、コロナ放電はブラシ状
の沿面放電となり、金属線の近傍だけに集中した放電
で、しかもグローコロナに比べて発光強度が高い。この
ような強誘電体上での沿面ワイヤーコロナ放電を予備電
離装置に応用することにより、さらに高輝度のコロナ予
備電離装置を実現でき、この結果、レーザ管内のレーザ
ガスを効率良く予備電離でき、ひいては均一なグロー放
電を実現して効率の向上を図ることができる。
ナの２つの放電形態がある。従来のコロナ予備電離装置
は、誘電体とメッシュ状の金網電極との間で起こるグロ
ーコロナ放電を利用していた。強誘電体上に１本の金属
線を張り局部電界を印加すると、コロナ放電はブラシ状
の沿面放電となり、金属線の近傍だけに集中した放電
で、しかもグローコロナに比べて発光強度が高い。この
ような強誘電体上での沿面ワイヤーコロナ放電を予備電
離装置に応用することにより、さらに高輝度のコロナ予
備電離装置を実現でき、この結果、レーザ管内のレーザ
ガスを効率良く予備電離でき、ひいては均一なグロー放
電を実現して効率の向上を図ることができる。
［実施例］ 以下、本発明に係るパルス気体レーザ装置の実施例を図
面に従って説明する。
面に従って説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す構成図である。第１
図において、パルス気体レーザ装置は、SrTiO3やBaTiO3
等の板状の強誘電体１とその主面の中心に沿いかつ当該
主面の表面にごく近接して張った１本の細い金属線２と
から構成されるコロナ予備電離装置と、レーザガスを封
入したレーザ管３と、該レーザ管３内で相互に対向する
金網電極４及び金属電極５からなり、両者間でグロー放
電を起こしレーザガスを均一に電子衝突励起するための
主放電電極と、高電圧パルスをレーザ管３に印加するた
めの高電圧スイッチ６と、充電抵抗７と、高電圧充電用
コンデンサ８と、制動抵抗９と、予備電離強度制御用コ
ンデンサ10とを備えている。前記強誘電体１の背面側は
端子を兼ねた金属支持部材11でレーザ管３に固定支持さ
れ、前記金網電極４も端子を兼ねた金属支持部材12でレ
ーザ管３に固定支持される。13はレーザ管３の端面に設
けられた窓である。
図において、パルス気体レーザ装置は、SrTiO3やBaTiO3
等の板状の強誘電体１とその主面の中心に沿いかつ当該
主面の表面にごく近接して張った１本の細い金属線２と
から構成されるコロナ予備電離装置と、レーザガスを封
入したレーザ管３と、該レーザ管３内で相互に対向する
金網電極４及び金属電極５からなり、両者間でグロー放
電を起こしレーザガスを均一に電子衝突励起するための
主放電電極と、高電圧パルスをレーザ管３に印加するた
めの高電圧スイッチ６と、充電抵抗７と、高電圧充電用
コンデンサ８と、制動抵抗９と、予備電離強度制御用コ
ンデンサ10とを備えている。前記強誘電体１の背面側は
端子を兼ねた金属支持部材11でレーザ管３に固定支持さ
れ、前記金網電極４も端子を兼ねた金属支持部材12でレ
ーザ管３に固定支持される。13はレーザ管３の端面に設
けられた窓である。
なお、第１図はレーザ管３の横断面を示し、紙面に垂直
な方向がレーザ管３の長手方向（管軸）に一致してい
る。そして、強誘電体１、金属線２、金網電極４及び金
属電極５はレーザ管３の管軸に沿って延在している。ま
た、放電方向は管軸に垂直であり、横方向放電励起構造
で、レーザ管３内に封入されたレーザガスは高い気圧に
設定されている。
な方向がレーザ管３の長手方向（管軸）に一致してい
る。そして、強誘電体１、金属線２、金網電極４及び金
属電極５はレーザ管３の管軸に沿って延在している。ま
た、放電方向は管軸に垂直であり、横方向放電励起構造
で、レーザ管３内に封入されたレーザガスは高い気圧に
設定されている。
上記実施例の構成において、高電圧電源により充電抵抗
７を通して高電圧充電用コンデンサ８を充電し、トリガ
ーパルスの印加によって高電圧スイッチ６を閉じると、
金網電極４と金属電極５の間に高電圧パルスが印加され
る。このときに、強誘電体１上にごく近接して張った細
い金属線２が金網電極４に接続されているため強誘電体
１と金属線２との間にも高電圧パルスが印加され、金属
線２を中心として強誘電体表面にブラシコロナ放電が走
る。このときにブラシコロナ放電から出る輝度の高い紫
外線が金網電極４と金属電極５の主放電電極間を照射
し、レーザガスが均一に予備電離される。そして、電極
4,5の対からなる主放電電極間の電圧が絶縁破壊電圧に
達した瞬間に均一なグロー放電が起こり、レーザガスが
均一に励起される。
７を通して高電圧充電用コンデンサ８を充電し、トリガ
ーパルスの印加によって高電圧スイッチ６を閉じると、
金網電極４と金属電極５の間に高電圧パルスが印加され
る。このときに、強誘電体１上にごく近接して張った細
い金属線２が金網電極４に接続されているため強誘電体
１と金属線２との間にも高電圧パルスが印加され、金属
線２を中心として強誘電体表面にブラシコロナ放電が走
る。このときにブラシコロナ放電から出る輝度の高い紫
外線が金網電極４と金属電極５の主放電電極間を照射
し、レーザガスが均一に予備電離される。そして、電極
4,5の対からなる主放電電極間の電圧が絶縁破壊電圧に
達した瞬間に均一なグロー放電が起こり、レーザガスが
均一に励起される。
本実施例の構成は、例えば比較的放電インピーダンスの
高い横方向放電励起・大気圧動作のパルスCO2レーザ等
に適用できる。
高い横方向放電励起・大気圧動作のパルスCO2レーザ等
に適用できる。
なお、本発明における予備電離装置の構成は、主放電電
極に低インダクタンスのピーキングコンデンサを接続
し、回路インピーダンスを下げることにより、放電イン
ピーダンスの低いエキシマレーザ等へも適用できること
は言うまでもない。
極に低インダクタンスのピーキングコンデンサを接続
し、回路インピーダンスを下げることにより、放電イン
ピーダンスの低いエキシマレーザ等へも適用できること
は言うまでもない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のパルス気体レーザ装置に
よれば、高誘電率の強誘電体に対しその主面の中心に沿
いかつ当該主面の表面にごく近接して１本の細い金属線
を配設してなるコロナ予備電離装置をレーザ管内に設け
た構成としたので、従来になく高輝度のコロナ予備電離
が実現でき、高効率化及び長寿命化を図ることができ
る。
よれば、高誘電率の強誘電体に対しその主面の中心に沿
いかつ当該主面の表面にごく近接して１本の細い金属線
を配設してなるコロナ予備電離装置をレーザ管内に設け
た構成としたので、従来になく高輝度のコロナ予備電離
が実現でき、高効率化及び長寿命化を図ることができ
る。
第１図は本発明に係るパルス気体レーザ装置の一実施例
を示す構成図である。 １……強誘電体、２……金属線、３……レーザ管、４…
…金網電極、５……金属電極、６……高電圧スイッチ、
７……充電抵抗、８……高電圧充電用コンデンサ、９…
…制動抵抗、10……予備電離強度制御用コンデンサ。
を示す構成図である。 １……強誘電体、２……金属線、３……レーザ管、４…
…金網電極、５……金属電極、６……高電圧スイッチ、
７……充電抵抗、８……高電圧充電用コンデンサ、９…
…制動抵抗、10……予備電離強度制御用コンデンサ。
Claims (1)
- 【請求項１】相互に対向する主放電電極を有し内部にレ
ーザガスを封入したレーザ管を備えた横方向放電励起型
のパルス気体レーザ装置において、 高誘電率の板状強誘電体と、該強誘電体の主面の中心に
沿いかつ当該主面の表面にごく近接して配設した１本の
細い金属線とを有するコロナ予備電離装置を、前記レー
ザ管内に設け、 前記金属線と前記主面以外の前記強誘電体の他の面との
間に予備電離強度制御用コンデンサを介して高電圧パル
スを印加して前記金属線を中心として前記強誘電体表面
にブラシコロナ放電を発生させ、該ブラシコロナ放電に
よる輝度の高い紫外線が前記主放電電極間を照射するよ
うにしたことを特徴とするパルス気体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2252956A JPH0756904B2 (ja) | 1990-09-22 | 1990-09-22 | パルス気体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2252956A JPH0756904B2 (ja) | 1990-09-22 | 1990-09-22 | パルス気体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04132283A JPH04132283A (ja) | 1992-05-06 |
| JPH0756904B2 true JPH0756904B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=17244503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2252956A Expired - Lifetime JPH0756904B2 (ja) | 1990-09-22 | 1990-09-22 | パルス気体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756904B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63228776A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Toshiba Corp | ガスレ−ザ装置 |
| JPH01140856U (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-27 |
-
1990
- 1990-09-22 JP JP2252956A patent/JPH0756904B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04132283A (ja) | 1992-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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