JPH088386B2 - 放電励起短パルスレ−ザ装置 - Google Patents
放電励起短パルスレ−ザ装置Info
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- JPH088386B2 JPH088386B2 JP61031893A JP3189386A JPH088386B2 JP H088386 B2 JPH088386 B2 JP H088386B2 JP 61031893 A JP61031893 A JP 61031893A JP 3189386 A JP3189386 A JP 3189386A JP H088386 B2 JPH088386 B2 JP H088386B2
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- Japan
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- discharge
- capacitor
- laser device
- pulse laser
- preionization
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
- H01S3/09713—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
- H01S3/09716—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation by ionising radiation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザのうち、たとえば原子、分子、イ
オン等の単一または混合気体や、金属蒸気、揮発性液体
からの蒸気など種々の気体の放電を利用して励起を行
い、短パルスレーザ光を発生させる放電励起短パルスレ
ーザ装置に関するものである。
オン等の単一または混合気体や、金属蒸気、揮発性液体
からの蒸気など種々の気体の放電を利用して励起を行
い、短パルスレーザ光を発生させる放電励起短パルスレ
ーザ装置に関するものである。
第３図は従来のこの種の放電励起短パルスレーザ装置
を示す電気回路図で、（１）は主放電のためのエネルギ
を蓄積するコンデンサ、（２）はピーキングコンデン
サ、（３）は充電用のインダクタンス、（４）はたとえ
ばサイラトロン（熱陰極ガス入り放電管）などからなる
放電スタート用の高電圧スイツチ、（５）はレーザ媒質
内に配設された第１の主電極、（６）はこの第１の主電
極（５）と所定間隔をあけて対向する第２の主電極、
（７）は両主電極（５），（６）間で発生した主放電、
（８）はピーキングコンデンサ（２）に直列接続された
予備電離用の放電ギヤツプ、（９）はこの放電ギヤツプ
（８）において発生した紫外線、（10）は高電圧発生装
置である。
を示す電気回路図で、（１）は主放電のためのエネルギ
を蓄積するコンデンサ、（２）はピーキングコンデン
サ、（３）は充電用のインダクタンス、（４）はたとえ
ばサイラトロン（熱陰極ガス入り放電管）などからなる
放電スタート用の高電圧スイツチ、（５）はレーザ媒質
内に配設された第１の主電極、（６）はこの第１の主電
極（５）と所定間隔をあけて対向する第２の主電極、
（７）は両主電極（５），（６）間で発生した主放電、
（８）はピーキングコンデンサ（２）に直列接続された
予備電離用の放電ギヤツプ、（９）はこの放電ギヤツプ
（８）において発生した紫外線、（10）は高電圧発生装
置である。
従来のこの種放電励起短パルスレーザ装置は上記のよ
うに構成されているので、まず、コンデンサ（１）に充
電用のインダクタンス（３）を通して高電圧の充電を行
ったあと、高電圧スイツチ（４）を「ON」操作すると、
コンデンサ（１）、ピーキングコンデンサ（２）および
高電圧スイツチ（４）からなる回路が形成され、早い速
度でピーキングコンデンサ（２）のパルス充電が行われ
る。そして、このピーキングコンデンサ（２）は、第１
と第２の主電極（５），（６）と並列に接続されている
ため、ピーキングコンデンサ（２）の充電が進行して第
１と第２の主電極（５），（６）間の電位差が大きくな
ってくると、レーザ媒質は絶縁破壊して主放電（７）が
発生するわけであるが、このような回路は一般に「容量
移行型回路」と呼ばれ、従来周知の「LC反転型回路」と
ともに短パルスレーザ装置として広く用いられている。
うに構成されているので、まず、コンデンサ（１）に充
電用のインダクタンス（３）を通して高電圧の充電を行
ったあと、高電圧スイツチ（４）を「ON」操作すると、
コンデンサ（１）、ピーキングコンデンサ（２）および
高電圧スイツチ（４）からなる回路が形成され、早い速
度でピーキングコンデンサ（２）のパルス充電が行われ
る。そして、このピーキングコンデンサ（２）は、第１
と第２の主電極（５），（６）と並列に接続されている
ため、ピーキングコンデンサ（２）の充電が進行して第
１と第２の主電極（５），（６）間の電位差が大きくな
ってくると、レーザ媒質は絶縁破壊して主放電（７）が
発生するわけであるが、このような回路は一般に「容量
移行型回路」と呼ばれ、従来周知の「LC反転型回路」と
ともに短パルスレーザ装置として広く用いられている。
しかしなから、通常の「TEACO2レーザ」や、エキシマ
レーザ（Excimer Laser）等の短パルスレーザ装置にお
いては、その動作圧力が数気圧の高圧であるため上述し
た放電が収束し易く、レーザ出力の低下を招きがちであ
る。このため、これに対処する手段として空間的に均一
な主放電を発生させるためめに、予め主放電が発生する
領域に均一に電子による放電の種をばら撒くための予備
電離を行う方法が用いられている。上述した従来の装置
においては、ピーキングコンデンサ（２）と直列に放電
ギヤツプ（８）を挿入しこの放電ギヤツプ（８）におい
て発生した紫外線（９）によつて予備電離を行うように
なされている。
レーザ（Excimer Laser）等の短パルスレーザ装置にお
いては、その動作圧力が数気圧の高圧であるため上述し
た放電が収束し易く、レーザ出力の低下を招きがちであ
る。このため、これに対処する手段として空間的に均一
な主放電を発生させるためめに、予め主放電が発生する
領域に均一に電子による放電の種をばら撒くための予備
電離を行う方法が用いられている。上述した従来の装置
においては、ピーキングコンデンサ（２）と直列に放電
ギヤツプ（８）を挿入しこの放電ギヤツプ（８）におい
て発生した紫外線（９）によつて予備電離を行うように
なされている。
従来の放電励起短パルスレーザ装置における予備電離
量は、上述したように主放電を行なわせるための回路に
左右されるので、予備電離電子量が最大となる時期を調
整することが困難であるばかりでなく、両主電極間に主
放電を発生させるための多量の電荷が放電ギヤツプを通
過するため、この放電ギヤツプにおいて発生する放電は
強烈なスパーク放電となり、エネルギの消耗および電極
の摩耗ならびに不純ガスの発生の原因となる欠点があ
る。
量は、上述したように主放電を行なわせるための回路に
左右されるので、予備電離電子量が最大となる時期を調
整することが困難であるばかりでなく、両主電極間に主
放電を発生させるための多量の電荷が放電ギヤツプを通
過するため、この放電ギヤツプにおいて発生する放電は
強烈なスパーク放電となり、エネルギの消耗および電極
の摩耗ならびに不純ガスの発生の原因となる欠点があ
る。
この発明にかかる点に着目してなされたもので、放電
ギヤツプによる予備電離を効率よく行うと共に、長期使
用に耐える放電励起短パルスレーザ装置を提供するもの
である。
ギヤツプによる予備電離を効率よく行うと共に、長期使
用に耐える放電励起短パルスレーザ装置を提供するもの
である。
この発明にかかる放電励起短パルスレーザ装置は、予
備電離用の放電ギヤツプと、高電圧スイツチと、コンデ
ンサと、インダクタンスとからなる予備電離専用回路 を付加して、この回路の時定数と、これに流れる電流量
を調整し得るようにしたものである。
備電離用の放電ギヤツプと、高電圧スイツチと、コンデ
ンサと、インダクタンスとからなる予備電離専用回路 を付加して、この回路の時定数と、これに流れる電流量
を調整し得るようにしたものである。
この発明においては、付加した予備電離専用回路によ
つて予備電離電子量が最大になる時期と、振動周期とを
調整することができるので、主放電の発生に寄与する予
備電離電子量の増加と、均一性の向上が図り得られ、主
放電の発生に最低限必要な電子量のみを供給するため予
備電離の効率が著しく向上するばかりでなく、予備電離
を行うために放電ギヤツプを通過する電子量が少なくな
つて長期使用が可能となった。
つて予備電離電子量が最大になる時期と、振動周期とを
調整することができるので、主放電の発生に寄与する予
備電離電子量の増加と、均一性の向上が図り得られ、主
放電の発生に最低限必要な電子量のみを供給するため予
備電離の効率が著しく向上するばかりでなく、予備電離
を行うために放電ギヤツプを通過する電子量が少なくな
つて長期使用が可能となった。
第１図はこの発明の一実施例を示すものであるが、上
述した従来のもの（第３図）と同一符合は同一構成部材
につきその説明を省略する。
述した従来のもの（第３図）と同一符合は同一構成部材
につきその説明を省略する。
（Ａ）は放電ギヤツプ（８）と高電圧側との間に直列
接続された時定数設定用のコンデンサ（12）とインダク
タンス（11）、およびコンデンサ（12）に充電するため
のインダクタンス（13）とによって形成された振動周期
調整用の予備電離専用回路である。
接続された時定数設定用のコンデンサ（12）とインダク
タンス（11）、およびコンデンサ（12）に充電するため
のインダクタンス（13）とによって形成された振動周期
調整用の予備電離専用回路である。
この発明の放電励起短パルスレーザ装置は上記のよう
に構成されているので、まず、コンデンサ（１）に充電
用のインダクタンス（３）を通して高電圧の充電を行っ
たあと、高電圧スイツチ（４）を「ON」操作すると、コ
ンデンサ（１）、ピーキングコンデンサ（２）および高
電圧スイツチ（４）からなる回路が形成され、早い速度
でピーキングコンデンサ（２）のパルス充電が行われ、
第１と第２の主電極（５），（６）間の電圧が上昇する
と同時に、高電圧スイツチ（４）、コンデンサ（12）、
インダクタンス（11）および放電ギヤツプ（８）からな
る回路、すなわち予備電離専用回路（Ａ）が形成され、
コンデンサ（12）に蓄積されていた電荷により放電ギヤ
ツプ（８）において放電が発生するとともに紫外線
（９）も発生して予備電離が行われる。
に構成されているので、まず、コンデンサ（１）に充電
用のインダクタンス（３）を通して高電圧の充電を行っ
たあと、高電圧スイツチ（４）を「ON」操作すると、コ
ンデンサ（１）、ピーキングコンデンサ（２）および高
電圧スイツチ（４）からなる回路が形成され、早い速度
でピーキングコンデンサ（２）のパルス充電が行われ、
第１と第２の主電極（５），（６）間の電圧が上昇する
と同時に、高電圧スイツチ（４）、コンデンサ（12）、
インダクタンス（11）および放電ギヤツプ（８）からな
る回路、すなわち予備電離専用回路（Ａ）が形成され、
コンデンサ（12）に蓄積されていた電荷により放電ギヤ
ツプ（８）において放電が発生するとともに紫外線
（９）も発生して予備電離が行われる。
次に、第２図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は装置の動作説
明図で、まず、第２図（Ａ）は主電極（５），（６）間
の電圧の変化を示すもので、100ns程度の時間で電圧が
上昇し、次いでレーザ媒質の絶縁破壊によつて電圧が急
激に低下する状態を示している。また、第２図（Ｂ）は
ピーキングコンデンサ（２）を流れる電流の変化を示す
もので、コンデンサの充電のときには10KA、放電のとき
には逆方向に20〜30KAの電流が流れる状態を示してお
り、従来装置の場合には、この電流がそのまま予備電離
用の放電ギヤツプ（８）を流れるために上述したような
問題が発生していたわけである。さらに、第２図（Ｃ）
は放電ギヤツプ（８）を流れる電流の変化を示すもの
で、コンデンサ（12）の容量を小さくすることにより、
上記第２図（Ａ）に示す波形と比較して振動周期が短
く、また電流のピーク値も低く抑えることができ、この
電流ピーク値が1/3以下になつても充分な予備電離を行
うことができるため、均一な主放電を発生させることが
できる。
明図で、まず、第２図（Ａ）は主電極（５），（６）間
の電圧の変化を示すもので、100ns程度の時間で電圧が
上昇し、次いでレーザ媒質の絶縁破壊によつて電圧が急
激に低下する状態を示している。また、第２図（Ｂ）は
ピーキングコンデンサ（２）を流れる電流の変化を示す
もので、コンデンサの充電のときには10KA、放電のとき
には逆方向に20〜30KAの電流が流れる状態を示してお
り、従来装置の場合には、この電流がそのまま予備電離
用の放電ギヤツプ（８）を流れるために上述したような
問題が発生していたわけである。さらに、第２図（Ｃ）
は放電ギヤツプ（８）を流れる電流の変化を示すもの
で、コンデンサ（12）の容量を小さくすることにより、
上記第２図（Ａ）に示す波形と比較して振動周期が短
く、また電流のピーク値も低く抑えることができ、この
電流ピーク値が1/3以下になつても充分な予備電離を行
うことができるため、均一な主放電を発生させることが
できる。
なお、上述した一実施例においては、主放電の近傍で
強い放電を発生させて予備電離する場合について述べた
が、放電ギヤツプ（８）に更にもう一つのコンデンサを
直列に接続するようにすれば、電流のピーク値を更に低
下させることができるので一層の効果がある。また、上
述した一実施例においては、放電ギヤツプ（８）と高電
圧側との間に、直列に接続されたコンデンサ（12）とイ
ンダクタンス（11）とを挿入した場合について述べた
が、放電ギヤツプ（８）と高電圧側との間を、たとえば
同軸ケーブル等のパルスフオーミングラインで接続する
ようにすれば、電流の立ち上がりが鋭く、しかも電流の
立ち上がるまでの時間を任意に設定することができ、予
備電離の効率が更に向上する。
強い放電を発生させて予備電離する場合について述べた
が、放電ギヤツプ（８）に更にもう一つのコンデンサを
直列に接続するようにすれば、電流のピーク値を更に低
下させることができるので一層の効果がある。また、上
述した一実施例においては、放電ギヤツプ（８）と高電
圧側との間に、直列に接続されたコンデンサ（12）とイ
ンダクタンス（11）とを挿入した場合について述べた
が、放電ギヤツプ（８）と高電圧側との間を、たとえば
同軸ケーブル等のパルスフオーミングラインで接続する
ようにすれば、電流の立ち上がりが鋭く、しかも電流の
立ち上がるまでの時間を任意に設定することができ、予
備電離の効率が更に向上する。
以上述べたように、この発明によれば、予備電離用の
放電ギヤツプと、高電圧スイツチと、コンデンサと、イ
ンダクタンスとからなる予備電離専用回路を放電励起短
パルスレーザ装置に付加するようにしたので、予備電離
電子量が最大になるまでの時期と、振動周期を調整する
ことができるため、主放電の発生に寄与する予備電離電
子量の増加と、均一性の向上が計り得られる。また主放
電の発生に最低限必要な電子量のみを供給するため、予
備電離の効率が著しく向上するばかりでなく、予備電離
を行うための放電ギヤツプを通過する電子量が少なくな
つて長期使用が可能となる優れた効果を有するものであ
る。
放電ギヤツプと、高電圧スイツチと、コンデンサと、イ
ンダクタンスとからなる予備電離専用回路を放電励起短
パルスレーザ装置に付加するようにしたので、予備電離
電子量が最大になるまでの時期と、振動周期を調整する
ことができるため、主放電の発生に寄与する予備電離電
子量の増加と、均一性の向上が計り得られる。また主放
電の発生に最低限必要な電子量のみを供給するため、予
備電離の効率が著しく向上するばかりでなく、予備電離
を行うための放電ギヤツプを通過する電子量が少なくな
つて長期使用が可能となる優れた効果を有するものであ
る。
第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はその動作説明図、第３図は従
来の放電励起短パルスレーザ装置を示す電気回路図であ
る。 図において、（１）は主放電のエネルギを蓄積するコン
デンサ、（２）はピーキングコンデンサ、（４）は放電
スタート用の高電圧スイツチ、（５）は第１の主電極、
（６）は第２の主電極、（７）は主放電、（８）は放電
ギヤツプ、（11）は時定数設定用のインダクタンス、
（12）は時定数設定用のコンデンサである。 なお、図中同一符合は同一または相当部分を示す。
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はその動作説明図、第３図は従
来の放電励起短パルスレーザ装置を示す電気回路図であ
る。 図において、（１）は主放電のエネルギを蓄積するコン
デンサ、（２）はピーキングコンデンサ、（４）は放電
スタート用の高電圧スイツチ、（５）は第１の主電極、
（６）は第２の主電極、（７）は主放電、（８）は放電
ギヤツプ、（11）は時定数設定用のインダクタンス、
（12）は時定数設定用のコンデンサである。 なお、図中同一符合は同一または相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 春田 健雄 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (72)発明者 永井 治彦 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−31893（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】レーザ媒質内において互いに対向する第１
と第２の主電極と、主放電のためのエネルギを蓄積する
コンデンサと、ピーキングコンデンサと、放電スタート
用の高電圧スイツチとからなる主放電回路を有する放電
励起短パルスレーザ装置において、 上記主放電回路とは別に、予備電離用の放電ギヤツプ
と、上記高電圧スイツチと、コンデンサと、インダクタ
ンスとからなる予備電離専用回路を付加し、この回路の
時定数とこれに流れる電流量を調整し得るようにしたこ
とを特徴とする放電励起短パルスレーザ装置。 - 【請求項２】放電スタート用のスイツチの高電圧側と補
助電極との間を、長さを選択し得る同軸ケーブル等のパ
ルスフォーミングラインで接続したことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の放電励起短パルスレーザ装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61031893A JPH088386B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 放電励起短パルスレ−ザ装置 |
| DE19873705165 DE3705165A1 (de) | 1986-02-18 | 1987-02-18 | Mit entladungserregung arbeitende laservorrichtung fuer kurze impulse |
| US07/267,629 US4837773A (en) | 1986-02-18 | 1988-10-31 | Discharge excitation type short pulse laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61031893A JPH088386B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 放電励起短パルスレ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190785A JPS62190785A (ja) | 1987-08-20 |
| JPH088386B2 true JPH088386B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=12343695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61031893A Expired - Lifetime JPH088386B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 放電励起短パルスレ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088386B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01307285A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Agency Of Ind Science & Technol | パルスガスレーザ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0716053B2 (ja) * | 1985-03-22 | 1995-02-22 | 株式会社日立製作所 | パルスレ−ザ装置 |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61031893A patent/JPH088386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62190785A (ja) | 1987-08-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |