JPH084162B2

JPH084162B2 - ガスレ−ザ装置

Info

Publication number: JPH084162B2
Application number: JP62063266A
Authority: JP
Inventors: 昇岡本; 茂行高木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPS63228774A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明はレーザガスを放電励起してレーザ光を出力
するガスレーザ装置に関する。

（従来の技術）一般的なガスレーザ装置は、レーザガスとしての例え
ばCO₂−N₂−He混合ガス等のレーザ媒質が所定圧で収容
されたレーザ管内に陽極と陰極とからなる主電極を設
け、この主電極で発生する放電エネルギによって上記レ
ーザ媒質を励起する。これとともに、上記主電極が放電
を開始する前に、放電空間部を予備電離装置で予備電離
することで、主放電の安定化が行われている。

従来、上記予備電離装置の予備電離方式としてはコロ
ナ放電、紫外線あるいはｘ線等を利用するものがある。

上記紫外線（以下UV光）による予備電離方式を利用し
たガスレーザ装置を第８図を参照して説明する。図中に
おいて１は内部レーザガスとしての例えばCO₂−N₂−He
混合ガスが所定圧で封入されたレーザ管である。このレ
ーザ管１内には陽極２と陰極３がレーザ光の発振方向に
長手方向を有して設けられている。そして、この陽極２
と陰極３の互いに対向する放電面2a、3aの間には、放電
空間部４が形成されている。

さらに、上記陽極２と陰極３は、それぞれプレート状
に形成された導電性を有する保持板５、６に保持されて
いる。つまり、上記保持板５、６はそれぞれの結合面5
a、6aを離間対向して上記レーザ管１内の長手方向に沿
って支持され，この結合面5a、6aの幅方向略中央に対し
て上記陽極２と陰極３がそれぞれ結合されている。

そして、上記陽極２と陰極３の幅方向の両側には基端
部を上記保持板５、６に結合されて、先端部が陽極２と
陰極３の間付近で離間対向する複数のピン電極対７…が
設けられている。これらのピン電極対７…は保持板５、
６の長手方向に亘って所定間隔で配設されれ、例えば陰
極３側の中途部にはピーキングコンデンサ８…がそれぞ
れ設けられている。

また、上記レーザ管１内には、レーザガスをこのレー
ザ管１内で強制循環させるファン９が設けられている。
このファン９は後述する熱交換器10で再生されたレーザ
ガスを上記陽極２と陰極３の放電空間部４の幅方向に循
環し、レーザ光発振にともなって汚染されたレーザガス
をこの放電空間部４から送り出すものである。

また、汚染されたレーザガスは上記熱交換器10を通過
することによって、冷却され、汚染物質が取除かれる。

また、上記保持板５および保持板６にはレーザ管１の
外側に設けられた高圧電源11から導出された配線が接続
されている。

このように構成されたガスレーザ装置を動作させる場
合には上記高圧電源11の図示しないスイッチを閉成する
ことで、ピン電極対７…のそれぞれの先端間で予備電離
放電が発生する。このUV光で放電空間部４が予備電離さ
れるとともに、上記ピーキングコンデンサ８…が充電さ
れる。そして、上記予備電離と充電が充分進んだ時に上
記陽極２と陰極３の間で主放電が発生し、放電空間部４
が励起されレーザ光が発振される。

このようにしてレーザ光を発振させるガスレーザ装置
において、安定で高効率なレーザ光発振を得るために
は、効率よく予備電離することが重要である。

そして、効率のよい予備電離を行なうためには次の２
種類の電子を発生させることが望ましい。その１つは予
備電離放電で発生するUV光によって放電空間部４のレー
ザガスを光電離して生成される電子であり、２つめはこ
のUV光の照射によって陰極３から放出される電子であ
る。

そして、上記ピン電極対７…のそれぞれの先端間のギ
ヤップは、主に上記放電空間部４を照射するレベルに位
置している。つまり、予備電離放電によって生じるUV光
は主に放電空間部４のレーザガスを予備電離するため前
者の電子が多く発生し、予備電離時に発生する電子の大
半を占めており、後者の陰極３からの電子放出が少な
い。

ここで、陰極３をUV光で照射して得られる電子は、上
記レーザガスを光電離して得られる電子よりも、少ない
光エネルギで多くの量を発生させることができる。

ところが、一般的な構造のガスレーザ装置は上述のよ
うなピン電極対７…のみで予備電離するため、陰極３を
UV光で照射して得られる電子が不足している。このため
に、高効率の予備電離が不可能であった。

（発明が解決しようとする問題点）上述のように、一般的なガスレーザ装置は、そのピン
電極対からのUV光で、主に陽極と陰極間にあるレーザガ
スを予備電離するが、陰極にこのUV光を照射する予備電
離が不足して、高効率の予備電離ができないという事情
があった。

この発明は上記事情に着目してなされたものであり、
従来構造のピン電極対に加えて、主に陰極にUV光を照射
できるピン電極対を設けることで、高効率の予備電離を
行ない、これにより高出力のレーザ光を発振できるガス
レーザ装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段及び作用）この発明は、レーザガスが所定圧に保たれたレーザ管
内に陽極および陰極を配設し、この陽極と陰極の幅方向
側部に長手方向に沿って所定間隔で複数のピン電極対を
配設したガスレーザ装置において、上記複数のピン電極
対は、そのギャップを上記陰極と陽極の離間方向略中央
部分に配置させた第１のピン電極対と、上記陰極の放電
面をUV光で照射して電子を発生させるようにそのギャッ
プを上記陰極の放電面と略同じ高さに位置させた第２の
ピン電極対とから構成したことにより、陽極と陰極間の
レーザガスと、陰極の放電面を、ともにUV光で均一に照
射して予備電離できるガスレーザ装置にある。

（実施例）この発明の第１実施例について第１図乃至第３図を参
照して説明するが、ガスレーザ装置の基本的構成は上述
した従来例と略同様のため、同一構成部分に関しては同
一符号を付して説明を省略し改良点のみ説明する。

図中において３は図示しないレーザ管１内に支持され
た陰極である。この陰極３には対向離間して設けられた
陽極２が設けられている。そして、この陽極２と陰極３
のそれぞれの放電面2a、3a間には、主放電を発生する放
電空間部４が設けられている。

そして、上記陽極２をレーザ管１内に保持する保持板
５と、上記陰極３をレーザ管１内に保持する保持板６
は、それぞれが上記陽極２および陰極３よりも幅方向寸
法が大きく形成されている。そして、陽極２と陰極３の
幅方向両側には、その長手方向に沿って所定間隔で後述
する第１のピン電極対12と第２のピン電極対13が交互に
配設されている。

上記第１のピン電極対12は、その基端部が上記保持板
５、６に結合されており、予備電離放電のための放電先
端部のギャップ14は、上記放電空間部４の中央レベルに
設けられている。つまり、主に第２図および第３図に示
される矢印Ａ方向である放電空間部４に強いUV光を照射
し、レーザガスを光電離して電子を発生させる。

また、上記第２のピン電極対13は、その基端部が上記
保持板５、６に結合されており、予備電離放電のための
放電先端部のギャップ14は、上記陰極３の放電面3aのレ
ベルに設けられている。つまり、主に第２図および第３
図に示される矢印Ｂ方向である陰極３の放電面3aに強い
UV光を照射して、陰極３から電子を放出させる。

さらに、上記陽極２および陰極３の幅方向の両側に対
向して配置されたピン電極対は、第２図および第３図に
示されるように、一側に第１のピン電極対12が設けられ
た場合には、これに対応する他側に第２のピン電極対13
が設けられる。

このように陽極２と陰極３の長手方向の両側に交互に
第１および第２のピン電極対12、13を配設することによ
り、放電空間部４のレーザガスへのUV光照射と、陰極３
へのUV光照射を上記長手方向および幅方向に亘って均一
に行なえる。

また、第２のピン電極対13からのUV光によって主に照
射される上記陰極３は例えばニッケルもしくは銅等から
形成されており、電子を放出させるために必要な光エネ
ルギは略３〜5eVである。これに対して従来のピン電極
対と同様に構成された第２のピン電極対13のUV光によっ
て主に照射されるレーザガスは例えばCO₂、N₂、Heおよ
びNe、Xe、HCl等の混合ガスが用いられているが、これ
らのガス体から電子を放出させるために必要な光エネル
ギは、これらの内で一番電離しやすいXeでも12.1eVであ
る。すなわち、レーザガスを直接光電離するよりも陰極
を光電離させた方が、より少ない光エネルギで有効に予
備電離できる。

つまり、第２のピン電極対13で陰極３を照射して高効
率に電子を発生するとともに、第１のピン電極対12で放
電空間部４を照射して電子を発生させることで、従来に
比較してより高効率な予備電離と安定した主放電が可能
となり、これにより高出力のレーザ光を発振できる。

なお、この発明は上述に限定されるものではない。例
えば、上記第１のピン電極対12と第２のピン電極対13
は、陽極２と陰極３の長手方向に交互に配設されている
が、これに限定されるものではなく、上述のような第１
および第２のピン電極対12、13のそれぞれの作用を効果
的に利用できるように配設されたものであればよい。

以下、この発明における第２実施例を第４図乃至第７
図を参照して説明するが、その基本的な構成は従来例お
よび第１実施例と略同様のため同一構成部分に関しては
同一符号を付して説明を省略し、改良点のみを説明す
る。

第４図において、５、６は上記予備電離電極２および
陰極３をそれぞれレーザ管１内に保持する保持板であ
る。上記陽極２と陰極３の両側部に延長されて対向す
る、保持板５、６の結合面5a、6aには、第１のピン電極
対12が上記放電空間部４側に近接され、これとは逆に第
２のピン電極対13が遠ざけて配設されている。

さらに、上記陽極２および陰極３の幅方向の両側に対
向して配置された２対のピン電極対は、第６図および第
７図に示されるように、一側に第１のピン電極対12が設
けられた場合には、これに対応する他側に第２のピン電
極対13が設けられる。

この様に配設することで第５図に示されるように、そ
れぞれのピーキングコンデンサ８…を略千鳥状に位置さ
せることができる。つまり、従来隣接するピン電極はピ
ーキングコンデンサ８…の直径分以上の距離を離間して
配設されていたが、上述のように配設することで陽極２
および陰極３の長手方向の長さに対して密度の高いピン
電極対12、13の配設を行なうことができる。

そして、これにより予備電離を著しく安定させること
ができるとともに、より高出力のレーザ光を発振でき
る。

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものでは
ない、例えば、第１および第２のピン電極対12、13の配
設状態は上記に限定されるものではない。また、電機回
路やピーキングコンデンサ８…の設けられる位置等も上
述に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば予備電離放電
用のギャップを陽極と陰極の離間方向略中央部分に位置
された第１のピン電極対の他に、上記ギャップを陰極の
放電面と略同じ高さに位置させた第２のピン電極対を設
けることによって、陰極の放電面に従来よりも強い光エ
ネルギを照射できるため、高効率の予備電離を行なえ
る。そして、この高効率の予備電離により、安定した高
出力のレーザ光を発振できるガスレーザ装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの発明における第１実施例であ
り、第１図は予備電離用のピン電極対の配設状態を示す
側面図、第２図は第１図中のII−II線部分の断面図、第
３図は第１図中のIII−III線部分の断面図、第４図乃至
第７図はこの発明における第２実施例であり、第４図は
レーザ管の概略的構造を示す正断面図、第５図は第４図
における陰極側に設けられたピーキングコンデンサの配
設状態を示す平面図、第６図は第５図におけるVI−VI線
部分の断面図、第７図は第５図におけるVII−VII線部分
の断面図、第８図は従来における一般的なガスレーザ装
置の概略的構造を示す正断面図である。１……レーザ管、２……陽極、３……陰極、８……ピー
キングコンデンサ、12……第１のピン電極対、13……第
２のピン電極対。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザガスが所定圧力に保たれたレーザ管
と、このレーザ管内に離間対向して配設された陰極およ
び陽極と、上記陰極と放電面の幅方向側部に長手方向に
沿って所定間隔で配設された複数のピン電極対と、これ
らピン電極対に設けられた複数のピーキングコンデンサ
とを具備するガスレーザ装置において、上記複数のピン電極対はそのギャップを上記陰極と陽極
の離間方向略中央部分に位置させた第１のピン電極対
と、上記陰極の放電面をUV光で照射して電子を発生させ
るようにそのギャップを上記陰極の放電面と略同じ高さ
に位置させた第２のピン電極対とから構成されているこ
とを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項２】第１のピン電極対と第２のピン電極対を陰
極および陽極の長手方向に沿って交互に配設したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスレーザ装
置。
【請求項３】第１のピン電極対と第２のピン電極対を陰
極および陽極からの距離を互い違えることでピーキング
コンデンサを千鳥状に配置したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のガスレーザ装置。