JPH0983042A

JPH0983042A - パルスガスレーザ管

Info

Publication number: JPH0983042A
Application number: JP23541195A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Jitsuno; 孝久實野; Tatsumi Goto; 達美後藤; Toshiharu Hayashi; 俊治林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、紫外光照射を均一にでき、かつ紫外
光の利用効率を飛躍的に向上する。【解決手段】放電細管１０の両端部にそれぞれカソード
１１及びアノード１３を設け、このうちカソード１１の
端部に、少なくとも紫外領域に対する高反射率を有し、
放電細管１０内のコロナ放電時に放出される紫外光を放
電細管１０内に向けて反射する紫外光反射ミラー１４を
配設し、放電細管１０内でのコロナ放電の発生時に放出
された紫外光を、カソード１１の端部に設けられた紫外
光反射ミラー１４により高効率で反射させ、放電細管１
０内の放電領域に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光分析用、ガス
の吸光等を用いたリモートセンシング装置用、諸光化学
反応プロセス応用、さらには他の光源に適用されるパル
スガスレーザ管に関する。

【０００２】

【従来の技術】高封入ガス圧のレーザ管では、現在、放
電を安定かつ均一に点弧してレーザ励起最適化をするた
めに、主放電の直前に紫外光を放電領域に照射して予備
電離する方法が広く用いられている。

【０００３】この予備電離方法は、最初、ＴＥＡ（Tran
sversely Excited Atmospheric pressure ）ＣＯ₂ レー
ザにおいて（Appl.Phys.Lett.,22,55-57,(1973) ）に記
載されているようにＪ．Ｓ．Ｌevine らにより試みられ
たが、現在ではエキシマレーザ、Ｎ₂ レーザなど同様の
放電励起を必要とする諸パルスガスレーザにおいても有
力な方法として用いられている。

【０００４】なお、他の予備電離方法としては、コロナ
放電、Ｘ線を使うものの開発又は実用が進められてい
る。一方、高封入ガス圧のレーザ管では、放電開始・維
持に高電圧を必要とするので、レーザ発振の光軸に沿っ
た長い電極を用い、光軸と直交する横方向の放電励起を
するものが大部分を占めている。

【０００５】図５はかかる紫外光予備電離による横方向
放電励起方式のレーザ管の構成図であり、図６は放電部
の構成図である。このレーザ管は、（Appl.Phys.Lett.,
22,95-96,(1973) ）に記載されているようにＯ．Ｐ．Ju
ddによる主放電の側面から紫外光照射する技術が基本型
となっている。

【０００６】すなわち、アノード１とカソード２とが対
向配置され、これらアノード１とカソード２との間に放
電領域３が形成される。これらアノード１及びカソード
２の長手方向に沿って予備電離用のピン電極４が複数配
列されている。

【０００７】又、レーザ発振の光軸上には、レーザ共振
器を構成する高反射ミラー５及び出力ミラー６が配置さ
れている。このような構成であれば、アノード１とカソ
ード２と間に高電圧が印加され、かつピン電極４におい
て予備電離放電が発生すると、この予備電離放電により
紫外光が発生し、この紫外光がアノード１及びカソード
２に対して横方向から照射される。

【０００８】この紫外光照射により放電領域３が予備電
離され、アノード１とカソード２と間に主放電が発生す
る。続いて高反射ミラー５と出力ミラー６との間でレー
ザ共振が発生し、レーザビームが出力される。

【０００９】しかしながら、このような横方向放電励起
方式のレーザ管では、次のような問題がある。第１に、
ピン電極４から放射される紫外光を放電領域３に照射す
るので、放電領域３以外も無差別に予備電離することに
なる。

【００１０】このため、アノード１及びカソード２（双
方は主電極となる）を複雑な関数で近似された表面形状
に加工し、電界強度分布を整合させて放電領域３と電流
分布の均一性を制御するが、通常紫外光は、複数個のピ
ン電極４の放電から放出されるので、放電領域３を均一
に照射できない。

【００１１】第２に、各ピン電極４の放電から放出され
る紫外光は、それぞれ点光源であり、四方八方に放射さ
れるので、放電領域３に照射される比率は小さい。この
ため、紫外光の利用率は低く、その点光源から遠ざかる
につれて強度が、吸収により指数関数的にかつ距離とと
もにその２乗に逆比例して小さくなり、放電の制御性が
悪いという問題がある。

【００１２】しかるに、横方向放電励起方式のレーザ管
における最大の問題は、放電電流の不均一化である。実
際には、放電が均一化に適する動作諸条件とレーザ発振
に適する諸条件とは一致しないので、やむなく放電が均
一化に適する動作諸条件を優先させるような制約条件を
設けて整合を図っている。

【００１３】又、予備電離は、放電の均一化に極めて大
きな寄与をしているが、紫外光が放電領域３を均一かつ
効率よく照射するようにすることは原理的にできない。
さらには、放電領域３のみに限定して紫外光を照射する
のが望ましいので、アノード１及びカソード２をそれぞ
れ金属メッシュに形成し、かつこれらアノード１及びカ
ソード２の背面に紫外光源を配置して、紫外光をアノー
ド１及びカソード２に透過して照射する例もあるが、ア
ノード１及びカソード２の電極面での電界一様性が失わ
れ放電不均一化の要因となる。

【００１４】これに対して縦方向（光軸方向）の放電励
起をする実用レベルのレーザ管としては、例えばＨｅ−
Ｎｅレーザ管、アルゴンレーザ管、ＣＯ₂ レーザ管など
がある。

【００１５】これらレーザ管は、通常、印加電圧に高電
圧パルスを重畳して放電を開始している。他に誘導放電
で放電を開始する例もあるが、上記のように紫外光によ
り放電の開始或いは予備電離する例は見当らない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにピン電極
４から放出される紫外光を放電領域３に対して均一に照
射できず、さらに放電領域３に照射される紫外光の比率
は小さく、従って主放電の均一性が低くなり主放電全体
をレーザ発振に最適な状態にすることができず、高効率
なレーザ発振ができない。

【００１７】そこで本発明は、放電領域に対する紫外光
照射を均一にかつ効率良くでき、安定で高効率なレーザ
発振ができるパルスガスレーザ管を提供することを目的
とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、絶縁
物から形成される放電細管の一端側に円筒状のカソード
を同軸上に設けるとともに放電細管の他端側にも円筒状
のアノードを同軸上に設け、アノードとカソードとの間
に放電を点弧させて放電細管内に予備電離を起こしパル
スレーザを発振するパルスガスレーザ管において、カソ
ードの端部又はアノードの端部のいずれか一方に設けら
れ、少なくとも紫外領域に対する反射面を有し、放電細
管内の予備電離放電の点弧時に放出される紫外光を放電
細管内に向けて反射する機能を有するミラー、を備えて
上記目的を達成しようとするパルスガスレーザ管であ
る。

【００１９】この請求項１によれば、放電細管の一端側
にカソードを設けるとともに他端側にアノードを設け、
これらアノードとカソードとの間に高パルス電圧が印加
されると、放電細管内壁においてコロナ放電が発生し、
これと共に紫外光が放出される。この紫外光は、カソー
ドの端部又はアノードの端部のいずれか一方に設けられ
たミラーにより高効率で反射させ、放電細管内の放電領
域に戻す。これにより紫外光照射を均一にでき、かつ紫
外光の利用効率を飛躍的に向上できる。

【００２０】請求項２によれば、ミラーは、アルミニウ
ムミラーとするパルスガスレーザ管である。この請求項
２によれば、アルミニウムミラーにより予備電離用の紫
外光を高効率で反射して放電細管内に戻し、紫外光照射
を均一にし、かつ紫外光の利用効率を飛躍的に向上させ
る。

【００２１】請求項３によれば、ミラーは、反射面を研
磨したアルミニウム基板、又は表面にアルミニウムを蒸
着した基板とするパルスガスレーザ管である。この請求
項３によれば、反射面を研磨したアルミニウム基板、又
は表面にアルミニウムを蒸着した基板を用い、予備電離
用の紫外光を高効率で反射して放電細管内に戻し、紫外
光照射を均一にし、かつ紫外光の利用効率を飛躍的に向
上させる。

【００２２】請求項４によれば、ミラーの反射面は、レ
ーザ発振光及び紫外光の両方に対して反射特性を有する
誘電体多層膜、又は金属膜と誘電体多層膜との合成膜に
より形成されたパルスガスレーザ管である。

【００２３】この請求項４によれば、ミラーの反射面
を、レーザ発振光及び紫外光の両方に対して高反射特性
を有する誘電体多層膜、又は金属膜と誘電体多層膜との
合成膜により形成することにより、予備電離用の紫外光
を高反射することができ、これにより紫外光を放電細管
内に戻し、紫外光照射を均一にし、かつ紫外光の利用効
率を飛躍的に向上させる。

【００２４】請求項５によれば、カソードの内壁には、
アルミニウムにより形成された円筒を設けたパルスガス
レーザ管である。この請求項５によれば、カソードの内
壁にアルミニウムの円筒を設けることにより、ミラー面
にスパッタリング物が堆積しても紫外光の反射特性を変
わらないようにすることができる。

【００２５】請求項６によれば、ミラーは、中央部位が
レーザ共振器の反射面に用いられ、かつこの反射面の周
辺部位が紫外光に対する反射面に用いられるパルスガス
レーザ管である。

【００２６】この請求項６によれば、ミラーの中央部の
反射面においてレーザ光が反射され、その周辺部の反射
面において予備電離用の紫外光が反射される。このよう
にレーザ光と紫外光との反射面領域を分離することによ
り、ミラー設計製作が容易となり、実効的な紫外光反射
部分の面積減を少なくできる。

【００２７】請求項７によれば、周辺部の紫外光に対す
る反射面は、アルミニウムの反射面に形成されたパルス
ガスレーザ管である。この請求項７によれば、周辺部の
反射面をアルミニウムの反射面に形成して予備電離用の
紫外光を反射させる。

【００２８】請求項８によれば、ミラーの反射面側に、
少なくとも表面がアルミニウムにより形成された円環を
配置したパルスガスレーザ管である。この請求項８によ
れば、ミラーの前面にアルミニウム円環を配置し、ミラ
ーの中央部の反射面においてレーザ光が反射し、その周
辺のアルミニウム円環において予備電離用の紫外光が反
射する。このようにアルミニウム円環を配置することに
よりレーザ反射面の汚れを簡単な構成で阻止できる。

【００２９】請求項９によれば、アルミニウム円環は、
凹面に形成されたパルスガスレーザ管である。この請求
項９によれば、アルミニウム円環を凹面に形成すること
によりできるだけ多くの紫外光を集光して放電細管内に
反射させることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
について図面を参照して説明する。図１は本発明の請求
項１〜４に対応する縦方向励起方式のパルスガスレーザ
管の断面構成図である。

【００３１】円筒状の放電細管１０は、セラミックス等
の絶縁物により形成されている。この放電細管１０内に
は、例えばＣＯ₂ ガス、エキシマガス、Ｎ₂ ガスのガス
レーザ媒質が封入される。

【００３２】この放電細管１０の一端側には、円筒状金
属のカソード１１が軸１２を共有して接合されている。
なお、このカソード１１は、放電細管１０の外壁に接合
されている。

【００３３】このカソード１１は、セラミックスの放電
細管１０とロー付け等により気密封着（ハードシール）
することが製品の信頼性を向上させるのに望ましく、そ
のロー付けの金属材として通常は熱膨脹係数の小さいセ
ラミックスのものに近いコバールを用いる。

【００３４】又、放電細管１０の他端側には、円筒状金
属のアノード１３が軸１２を共有して接合されている。
このアノード１３は、放電細管１０の内壁に嵌め込まれ
て接合されている。

【００３５】なお、この放電細管１０の他端側には、ア
ノード１３又は中間電位電極（不図示）となる円筒状の
金属が接合される。図はかかる中間電位電極の無いもの
を示しているが、この中間電位電極を付加した場合に
は、アノード１３が中間電位電極となり、この中間電位
電極の図面上右端に別の放電細管を接合し、さらにその
右端にアノード１３を取り付ける構成となる。

【００３６】カソード１１の端部には、レーザ共振器を
構成する紫外光反射ミラー１４がミラー封着部１５によ
り接合されている。このミラー封着部１５は、ミラー基
板材により接合方法を変えている。

【００３７】この紫外光反射ミラー１４は、その反射面
が軸１２に対して直交するようにカソード１１の端部に
接合されている。この紫外光反射ミラー１４は、紫外光
の短波長域までの広帯域で高い反射率を持つアルミニウ
ム（Ａｌ）ミラーが用いられている。

【００３８】具体的に紫外光反射ミラー１４は、例え
ば、反射面を研磨したアルミニウム基板、又は表面にア
ルミニウムを蒸着した基板が用いられている。又、この
紫外光反射ミラー１４は、例えば、そのミラー反射面
を、レーザ発振光及び紫外光の両方に対して高反射特性
を有する誘電体多層膜、又は金属膜と誘電体多層膜との
合成膜により形成されている。

【００３９】アノード１３の端部には、レーザ共振器を
構成する出力ミラー１６がミラー封着部１７により接合
されている。次に上記の如く構成されたパルスガスレー
ザ管の作用について説明する。

【００４０】カソード１１とアノード１３との両電極間
に高パルス電圧が印加されると、放電細管１０内のカソ
ード１１とアノード１３との間において無声コロナ放電
１８が発生し、荷電粒子が生成され、これと共に紫外光
が放出される。

【００４１】このコロナ放電は、アノード１３の端部が
放電細管１０の内部でカソード１１側に入り込む位置ま
で延びているようにすれば、放電細管１０を介した無声
放電として比較的低電圧でも効率よく容易に発生でき
る。

【００４２】このコロナ放電１８の発生時に放出された
紫外光は、カソード１１の端部に設けられた紫外光反射
ミラー１４により高効率で反射され、放電細管１０内の
放電領域に戻される。

【００４３】このように紫外光が放出され、かつ紫外光
反射ミラー１４で高反射することにより、放電細管１０
内には紫外光が均一化されて照射される。この紫外光照
射により放電細管１０内は予備電離され、アノード１３
とカソード１１と間に主放電が発生する。続いて紫外光
反射ミラー１４と出力ミラー１６との間でレーザ共振が
発生し、レーザビームが出力される。

【００４４】このように上記第１の実施の形態において
は、放電細管１０内でのコロナ放電の発生時に放出され
た紫外光は、カソード１１の端部に設けられた紫外光反
射ミラー１４により高効率で反射され、放電細管１０内
の放電領域に戻されるようにしたので、複雑な形状の電
極を用いることなく、放電細管１０内の放電領域に紫外
光を均一に照射でき、安定に紫外光の利用効率を飛躍的
に向上させることができる。

【００４５】この場合、紫外光反射ミラー１４を、その
反射面を研磨したアルミニウム基板、又は表面にアルミ
ニウムを蒸着した基板、或いは反射面を、レーザ発振光
及び紫外光の両方に対して高反射特性を有する誘電体多
層膜、又は金属膜と誘電体多層膜との合成膜により形成
することにより、予備電離用の紫外光を高効率で反射す
ることができる。

【００４６】このように紫外光を紫外光反射ミラー１４
により放電細管１０内に反射させて予備電離の効率を飛
躍的に増大させることができ、例えばＮ₂ レーザや紫外
域発振エキシマレーザなどでは、紫外の短波長域まで広
帯域で高い反射率を持つアルミニウムミラーを使用する
のが、効果的で実用性から見ても最適である。

【００４７】なお、紫外光反射ミラー１４の反射面の曲
率に対する紫外光反射の依存性を考慮すると、より紫外
光の放電細管１０内への反射特性を良くして紫外光の利
用効率を飛躍的に向上できる。

【００４８】従って、本発明の縦方向励起方式のパルス
ガスレーザ管では、放電細管１０内の放電領域で予備電
離用の紫外光が放出されるので、従来レーザ管のような
途中で吸収、又は不要領域への紫外光照射分等による損
失がなく、その利用効率を大幅に向上できる。

【００４９】又、放電細管１０内の放電領域の外に散逸
する紫外光をさらに紫外光反射ミラー１４により軸１２
方向に反射させて放電領域に戻すので、紫外光の利用効
率のみならず紫外光の照射の一様性までも飛躍的に向上
できる。

【００５０】さらに最近の放電シミュレーションによれ
ば、放電が不均一化する要因として、カソード１１の近
傍で電子消失層が放電初期に発生し、これを補いレーザ
発振に必要とするまでの電流密度に増大させるには、カ
ソード１１からの光電子放出がきわめて有効に作用する
ことが明らかにされている（J.Phys.D:Appl.Phys.27,10
97-1106,(1974)）。

【００５１】紫外光反射ミラー１４の紫外光反射面で
は、波長が短い分物理的に散乱成分が多くなるが、この
散乱光はカソード１１の面を照射して、光電子放出に寄
与することになり無駄がなく効果的である。

【００５２】一方、安価で丈夫なアルミニウムを用いて
紫外光反射ミラー１４を作成する場合、反射率の波長依
存性を示すと（American Inst.Phys.Handbook ）、波長（μｍ）反射率０．１２００．９０２０．２０００．９２８０．３０００．９２１０．４０００．９２６である。

【００５３】紫外光予備電離のメカニズムは、一般にＴ
ＥＡＣＯ₂ レーザ、エキシマレーザでは、放電細管１０
の封入ガス中の不純物がほぼ上記波長域にある特定のス
ペクトル成分を吸収して電離することが確かめられてい
る。

【００５４】従って、本発明に適用するレーザ管におい
て、同様のメカニズムで効果的に予備電離ができる。次
に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、
図１と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は
省略する。

【００５５】図２は本発明の請求項５に対応する縦方向
励起方式のパルスガスレーザ管の断面構成図である。な
お、同図は図１と異なる部分を示すためにカソード１１
の端部のみを示してある。

【００５６】金属円筒状のカソード１１の内には、紫外
光反射ミラー１４の材料と同じ材料であるところのアル
ミニウムにより形成された円筒２０が嵌め込まれてい
る。すなわち、放電細管１０内でのコロナ放電によるス
パッタリングによりカソード１１の材料が、紫外光反射
ミラー１４面に付着する。そして、パルスガスレーザ管
のレーザ発振の動作の累計時間が長時間に達すると、紫
外光反射ミラー１４の特性が変化する虞がある。

【００５７】このために紫外光反射ミラー１４面を遠ざ
けるのも対策の一つであるが、コンパクト性が失われる
ので、カソード１１内に上記円筒２０を嵌め込んでい
る。このように円筒２０を嵌め込んで実質的なカソード
とすれば、スパッタリングによる紫外光反射ミラー１４
の反射劣化を防止できる。

【００５８】このように上記第２の実施の形態において
は、カソード１１の内壁にアルミニウムの円筒２０を設
けたので、放電細管１０内の放電領域に紫外光を均一に
照射でき、紫外光の利用効率を飛躍的に向上でき、その
うえ紫外光反射ミラー１４面にスパッタリング物が堆積
しても紫外光の反射特性を変わらないようにすることが
できる。

【００５９】なお、カソード１１と円筒２０とを同じア
ルミニウムで一体化すれば簡単であるが、これは放電細
管１０にロー付け接合できないので実用には適さない。
ところで、Ｎ₂ レーザやエキシマレーザでは、高速立ち
上がりの励起が有効であり、特にＮ₂ レーザは発振機構
から短パルス励起をするのがよいので、レーザ共振器の
ミラー間隔は、誘導放出光のミラー間往復時間をできる
だけ短くして利得、コヒーレンスを上げるために、でき
るだけ狭めることが有効である。

【００６０】ところが、レーザ共振器のミラーを放電領
域に近付けると、電極スパッタリングでミラー面が汚れ
るが、本発明のようにカソード１１の内壁を紫外光反射
ミラー１４面の蒸着物質と同じアルミニウムに成形し、
紫外光反射ミラー１４面にスパッタリング物が堆積して
も反射特性が変わらないようにすればよい。

【００６１】この場合、カソード１１の内壁を鏡面にす
れば、紫外光の反射が増大し、さらに紫外光の利用効率
や紫外光の照射の一様性を飛躍的に向上できる。次に本
発明の第３の実施の形態について説明する。なお、図１
と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略
する。

【００６２】図３は本発明の請求項６、７に対応する縦
方向励起方式のパルスガスレーザ管の断面構成図であ
る。なお、同図は図１と異なる部分を示すためにカソー
ドの部分のみを示してある。

【００６３】放電細管１０の一端側には、金属円筒状の
カソード３０が接合されている。このカソード３０は、
口径が放電細管１０の口径よりも大きく形成されてい
る。このカソード３０の開口端には、ミラー３１がロー
付け３２等によって接合されている。

【００６４】このミラー３１のミラー面は、レーザ共振
器のレーザ光反射面３３と、このレーザ光反射面３３の
周辺部に形成された外周円環反射面３４とに形成されて
いる。

【００６５】このうちレーザ共振器のレーザ光反射面３
３は、ミラー３１の中央部に形成され、レーザ光を反射
する反射特性を有している。このレーザ光反射面３３の
径は、放電細管１０の口径とほぼ同じ径に形成されてい
る。

【００６６】外周円環反射面３４は、アルミニウムの反
射面で形成されており、予備電離用の紫外光を反射する
反射特性を有している。又、カソード３０の内壁には、
外周円環反射面３４の材料と同じアルミニウムにより形
成された円筒３５が嵌め込まれている。

【００６７】このような構成であれば、カソード３０と
アノード１３との両電極間に高パルス電圧が印加される
と、放電細管１０内のカソード３０とアノード１３との
間においてコロナ放電が発生し、細管内に紫外光が放出
されると共に荷電粒子が生成される。

【００６８】このコロナ放電の発生時に放出された紫外
光は、カソード３０の端部に設けられた外周円環反射面
３４により高反射し、放電細管１０内の放電領域に戻さ
れる。

【００６９】このように紫外光が放出され、かつ外周円
環反射面３４で高反射することにより、放電細管１０内
には紫外光が均一化されて照射される。この紫外光照射
により放電細管１０内は予備電離され、アノード１３と
カソード３０と間に主放電が発生する。続いてレーザ光
反射面３３と出力ミラー１６との間でレーザ共振が発生
し、レーザビームが出力される。

【００７０】このように上記第３の実施の形態において
は、ミラー３１の中央部にレーザ光反射面３３を形成
し、その周辺部に予備電離用の紫外光の外周円環反射面
３４を形成したので、放電細管１０内の放電領域に紫外
光を均一に照射でき、紫外光の利用効率を飛躍的に向上
でき、そのうえレーザ光と紫外光との反射面領域を分離
することにより、ミラー設計製作が容易となり、実効的
な紫外光反射部分の面積減を少なくできる。

【００７１】すなわち、紫外域発振のＮ₂ レーザやエキ
シマレーザ等において、レーザ共振器を構成する高反射
ミラーは、通常、予備電離用紫外光の反射用に共用でき
るが、可視、赤外域でレーザ発振させるものでは、通
常、誘電体多層膜を反射膜として使うので、紫外域での
反射率は低くなり共用することができない。

【００７２】ところが、多層膜の構成を工夫することに
よりレーザ光と予備電離用紫外光との反射用に共用させ
る機能を持たせることができる。これに関して、工夫を
加えた技術が上記第３の実施例である。一般に、カソー
ド３０からの電子放出が不十分であると、レーザ共振器
のミラーに対するスパッタリングが多くなり、ミラー汚
れやガスクリーンアップによりレーザ管の寿命に重大な
悪影響を及ぼすので、上記第３の実施例の通りカソード
３０の口径を大きくして電子放出面積を大きくする必要
がある。

【００７３】そこで、レーザ共振器を構成するミラー３
１を大口径化すれば、レーザ光を反射させるのをレーザ
光反射面３３として放電細管１０の口径とほぼ同径に形
成し、かつ外周円環反射面３４をアルミニウムの反射面
とすれば、レーザ光と紫外光との反射面領域を分離する
ことができ、ミラー設計作製が格段に容易となる。実効
的な紫外光反射部分の面積減は少なくでき、この場合に
は紫外域レーザに限る必要はなく、可視、赤外域レーザ
に対しても適用が容易である。

【００７４】又、カソード３０の内壁にアルミニウムの
円筒３５を設けたので、放電細管１０内の放電領域に紫
外光を均一に照射でき、紫外光の利用効率を飛躍的に向
上でき、そのうえミラー３１面、特に外周円環反射面３
４にスパッタリング物が堆積しても紫外光の反射特性を
変わらないようにすることができる。

【００７５】次に本発明の第４の実施の形態について説
明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してそ
の詳しい説明は省略する。図４は本発明の請求項８、９
に対応する縦方向励起方式のパルスガスレーザ管の断面
構成図である。なお、同図は図１と異なる部分を示すた
めにカソードの部分のみを示してある。

【００７６】放電細管１０の一端側には、金属円筒状の
カソード４０が接合されている。このカソード４０は、
口径が放電細管１０の口径よりも大きく形成されてい
る。このカソード４０の開口端には、ミラー４１がロー
付け４２等によって接合されている。

【００７７】このミラー４１は、その中央部のみがレー
ザ光の反射面４３に形成されている。なお、レーザ光反
射面４３の径は、放電細管１０の口径とほぼ同じに形成
されている。

【００７８】このミラー４１の全面には、アルミニウム
円環４４が重ね合わせて配設されている。このアルミニ
ウム円環４４は、アルミニウムにより穴あきコイン状に
形成されている。そして、このアルミニウム円環４４
は、その円環前面４４ａをできるだけ研磨等で仕上げて
予備電離紫外光に対する反射率を高くしている。

【００７９】又、カソード４０の内壁には、アルミニウ
ム円環４４の材料と同じアルミニウムにより形成された
円筒４５が嵌め込まれている。なお、ミラー４１の基板
やアルミニウム円環４４は、その材質に限定するものは
ない。

【００８０】このような構成であれば、カソード４０と
アノード１３との両電極間に高パルス電圧が印加される
と、放電細管１０内のカソード４０とアノード１３との
間においてコロナ放電が発生し、細管内に紫外光が放出
され、これと共に荷電粒子が生成される。

【００８１】このコロナ放電の発生時に放出された紫外
光は、カソード４０の端部に設けられたアルミニウム円
環４４により高反射し、放電細管１０内の放電領域に戻
される。

【００８２】このように紫外光が放出され、かつアルミ
ニウム円環４４で高効率で反射することにより、放電細
管１０内には紫外光が均一化されて照射される。この紫
外光照射により放電細管１０内は予備電離され、アノー
ド４０とカソード３０と間に主放電が発生する。続いて
レーザ光反射面４３と出力ミラー１６との間でレーザ共
振が発生し、レーザビームが出力される。

【００８３】このように上記第４の実施の形態において
は、ミラー４１の前面にアルミニウム円環４４を配置
し、ミラー４１の中央部のレーザ光反射面４３において
レーザ光を反射し、その周辺のアルミニウム円環４４に
おいて予備電離用の紫外光を反射させる構成としたの
で、放電細管１０内の放電領域に紫外光を均一に照射で
き、紫外光の利用効率を飛躍的に向上でき、そのうえア
ルミニウム円環４４を配置することによりレーザ反射面
４３の汚れを簡単な構成で阻止できる。

【００８４】すなわち、アルミニウム円環４４の穴径を
できるだけ小さくし、厚さを放電細管１０と概ね同じ程
度で適当に選択すれば、電極スパッタリングによるレー
ザ反射面４３の汚れを簡単な構成で阻止できる。

【００８５】又、アルミニウム円環４４は、その反射面
４４ａを凹面に形成することができる。このようにアル
ミニウム円環４４を凹面に形成すれば、できるだけ多く
の紫外光を放電細管１０内に反射させて、放電細管１０
内の放電領域に紫外光を均一に照射し、紫外光の利用効
率を飛躍的に向上できる。

【００８６】特にアルミニウム円環４４では、レーザ光
の反射面４３と別に配設するので、アルミニウム円環４
４の凹面曲率をレーザ光反射面４３とは無関係に選択で
きる利点がある。

【００８７】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、イ
オンより強くスパッタリングが起きるカソードの端部に
予備電離用紫外光反射ミラーを配設するのがよいが、こ
のカソードの端部に限らず、アノードの端部に予備電離
用紫外光反射ミラーを配設してもよい。

【００８８】又、パルスガスレーザ管としては、放電細
管１０を二分し、中間の金属部をアノード或いはカソー
ド、それぞれに両端の金属部をカソード或いはアノード
とするもの、それらカソード・アノード間に中間電位電
極を配設するものなど、種々に変形してもよい。

【００８９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
４によれば、紫外光照射を均一にでき、かつ紫外光の利
用効率を飛躍的に向上できるパルスガスレーザ管を提供
できる。

【００９０】又、本発明の請求項５によれば、紫外光照
射を均一にして紫外光の利用効率を飛躍的に向上でき、
そのうえミラー面にスパッタリング物が堆積しても紫外
光の反射特性を変わらないようにできるパルスガスレー
ザ管を提供できる。

【００９１】又、本発明の請求項６、７によれば、紫外
光照射を均一にして紫外光の利用効率を飛躍的に向上で
き、そのうえミラー設計製作が容易となり、実効的な紫
外光反射部分の面積減を少なくできるパルスガスレーザ
管を提供できる。

【００９２】又、本発明の請求項８によれば、紫外光照
射を均一にして紫外光の利用効率を飛躍的に向上でき、
そのうえレーザ反射面の汚れを簡単な構成で阻止できる
パルスガスレーザ管を提供できる。

【００９３】又、本発明の請求項９によれば、できるだ
け多くの紫外光を放電細管内に反射させることができ、
紫外光照射を均一にして紫外光の利用効率を飛躍的に向
上できパルスガスレーザ管を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるパルスガスレーザ管の第１の実
施の形態を示す構成図。

【図２】本発明に係わるパルスガスレーザ管の第２の実
施の形態を示す構成図。

【図３】本発明に係わるパルスガスレーザ管の第３の実
施の形態を示す構成図。

【図４】本発明に係わるパルスガスレーザ管の第４の実
施の形態を示す構成図。

【図５】従来における横方向放電励起方式のレーザ管の
構成図。

【図６】同レーザ管の放電部の構成図。

【符号の説明】

１０…放電細管、１１，３０，４０…カソード、１３…
アノード、１４…紫外光反射ミラー、１６…出力ミラ
ー、２０，３５，４５…円筒、３１…ミラー、３３，４
３…レーザ光反射面、３４…外周円環反射面、４４…ア
ルミニウム円環。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁物から形成される放電細管の一端側
に円筒状のカソードを同軸上に設けるとともに前記放電
細管の他端側にも円筒状のアノードを同軸上に設け、前
記アノードと前記カソードとの間に放電を点弧させて前
記放電細管内に予備電離を起こしパルスレーザを発振す
るパルスガスレーザ管において、前記カソードの端部又は前記アノードの端部のいずれか
一方に設けられ、少なくとも紫外領域に対する反射面を
有し、前記放電細管内の予備電離放電の点弧時に放出さ
れる紫外光を前記放電細管内に向けて反射する機能を有
するミラー、を備えたことを特徴とするパルスガスレー
ザ管。
【請求項２】前記ミラーは、アルミニウムミラーであ
ることを特徴とする請求項１記載のパルスガスレーザ
管。
【請求項３】前記ミラーは、反射面を研磨したアルミ
ニウム基板、又は表面にアルミニウムを蒸着した基板で
あることを特徴とする請求項２記載のパルスガスレーザ
管。
【請求項４】前記ミラーの反射面は、レーザ発振光及
び紫外光の両方に対して反射特性を有する誘電体多層
膜、又は金属膜と誘電体多層膜との合成膜により形成さ
れたことを特徴とする請求項１記載のパルスガスレーザ
管。
【請求項５】前記カソードの内壁には、アルミニウム
により形成された円筒を設けたことを特徴とする請求項
１記載のパルスガスレーザ管。
【請求項６】前記ミラーは、中央部位がレーザ共振器
の反射面に用いられ、かつこの反射面の周辺部位が紫外
光に対する反射面に用いられることを特徴とする請求項
１記載のパルスガスレーザ管。
【請求項７】前記周辺部位の紫外光に対する反射面
は、アルミニウムの反射面に形成されたことを特徴とす
る請求項６記載のパルスガスレーザ管。
【請求項８】前記ミラーの反射面側に、少なくとも表
面がアルミニウムにより形成された円環を配置したこと
を特徴とする請求項１記載のパルスガスレーザ管。
【請求項９】前記アルミニウム円環は、凹面に形成さ
れたことを特徴とする請求項８記載のパルスガスレーザ
管。