JPS6232675A - レ−ザ発振器 - Google Patents
レ−ザ発振器Info
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- JPS6232675A JPS6232675A JP17261085A JP17261085A JPS6232675A JP S6232675 A JPS6232675 A JP S6232675A JP 17261085 A JP17261085 A JP 17261085A JP 17261085 A JP17261085 A JP 17261085A JP S6232675 A JPS6232675 A JP S6232675A
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- JP
- Japan
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- discharge
- capacitor
- charging
- ionization
- circuit
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- Pending
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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
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- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、レーザ発振器に関し、特に高出力、高効率
を得るようにしたものに関する。
を得るようにしたものに関する。
第４図は、従来一般にエキシマレープ（例工ばＡｒＦ、
ＫｒＦ’、 ＸｅＦ、 ＸｅＣ／レーザ）、窒素レー
ザ等、短パルスレーザの構成を示す縦断面図であり、＋
１１は第１の主電極、（２）は第２の主電極、（３１は
主放電を起こすためのピーキングコンデンサＮ （４ａ
）、（４ｂ）は予備電離放電奮起こすための予備電離電
極対、（５）は予備電離放電、（６）は予備電離放電か
ら発光される紫外光、（７）は主放電【よってレーザが
励起される放電励起部、（８）はレーザ発振光軸、（９
）はレーザガス、１０１はレーザガスを封入するレーザ
筺体、（１１）は高圧電源、篠はビーキシマコンデンサ
ー（３）をパルス充ｔｔ−ルためのパルス充電回路であ
る。
ＫｒＦ’、 ＸｅＦ、 ＸｅＣ／レーザ）、窒素レー
ザ等、短パルスレーザの構成を示す縦断面図であり、＋
１１は第１の主電極、（２）は第２の主電極、（３１は
主放電を起こすためのピーキングコンデンサＮ （４ａ
）、（４ｂ）は予備電離放電奮起こすための予備電離電
極対、（５）は予備電離放電、（６）は予備電離放電か
ら発光される紫外光、（７）は主放電【よってレーザが
励起される放電励起部、（８）はレーザ発振光軸、（９
）はレーザガス、１０１はレーザガスを封入するレーザ
筺体、（１１）は高圧電源、篠はビーキシマコンデンサ
ー（３）をパルス充ｔｔ−ルためのパルス充電回路であ
る。
次に動作について説明する。１例としてＫｒＦレーザの
場合について説明する。Ｋｒ、Ｆｇ、Ｈｅ（またはＮｅ
ｓ ｉたはｈｒ ）から成るレーザガス（９）が対向
する第１の主電極ｉｌ＋、第２の圧電極（２１の間に（
図中矢印で示すように）流し込まれている。この状態で
高圧電源（１１）により駆動されるパルス充電回ｗ！ｒ
篠が、ピーキングコンデンサー（３１ヲパルス充電する
。その際、充電路の一部全なす予備型Ｎ１電極対（４ａ
） 、 （４ｂ）が予備電離放電（６１により結ばれる
。この放電はアーク放電であり、これから発光される紫
外光（６）によシ、放電励起部（７）の全域が均一な弱
電離状態（を子密度ｎθ−１０〜１０ コ癩）となる
。ピーキングコンデンサー（３）の充電過程において、
第１の主電極＋１１と第２の主電極（２）の間が放電開
始電圧に達すると、ピーキングコンデンサー（３１に蓄
えられた電荷は、−気に主放電領域に流れ込み、放電励
起部１７１１ｒ、形成する。この際の主放電は、あらか
じめこの領域のガスが均一な弱電離状態とされているた
め、均一なパルス放電となる。放電励起部（７）におい
て励起状態のＫｒＦが形成され、誘導放出によシ、レー
ザ発振光軸方向にレーザ光が出射する。
場合について説明する。Ｋｒ、Ｆｇ、Ｈｅ（またはＮｅ
ｓ ｉたはｈｒ ）から成るレーザガス（９）が対向
する第１の主電極ｉｌ＋、第２の圧電極（２１の間に（
図中矢印で示すように）流し込まれている。この状態で
高圧電源（１１）により駆動されるパルス充電回ｗ！ｒ
篠が、ピーキングコンデンサー（３１ヲパルス充電する
。その際、充電路の一部全なす予備型Ｎ１電極対（４ａ
） 、 （４ｂ）が予備電離放電（６１により結ばれる
。この放電はアーク放電であり、これから発光される紫
外光（６）によシ、放電励起部（７）の全域が均一な弱
電離状態（を子密度ｎθ−１０〜１０ コ癩）となる
。ピーキングコンデンサー（３）の充電過程において、
第１の主電極＋１１と第２の主電極（２）の間が放電開
始電圧に達すると、ピーキングコンデンサー（３１に蓄
えられた電荷は、−気に主放電領域に流れ込み、放電励
起部１７１１ｒ、形成する。この際の主放電は、あらか
じめこの領域のガスが均一な弱電離状態とされているた
め、均一なパルス放電となる。放電励起部（７）におい
て励起状態のＫｒＦが形成され、誘導放出によシ、レー
ザ発振光軸方向にレーザ光が出射する。
さてここに示した回路は、自動予備電離方式と呼ばれ、
その予備電離系の回路が極めて簡単なことから、一般に
良く用いられている。
その予備電離系の回路が極めて簡単なことから、一般に
良く用いられている。
ここで、レーザの高出力化、高効率化の条件？考えると
、１つにに均一な予備型１１ｉ！を行ない、均一な励起
放電？実現することであシ、いま１つは、主放電の放電
開始電圧を増加させ、主放電が始まるまでに、少しでも
多くのエネルギーをピーキングコンデンサーに蓄えるこ
とである。前者の条件は、紫外光による均−予備電離に
より、ある程度達成されている。他方、放電開始電ＩＩ
Ｅは、一般に考えられているＶ−デのガス種、ガス圧力
、主電極のギャップ長の他に、主電極に印加される電圧
の立ち上がりの速さ、予備電離形態に左右されることが
天険によシ明らかとなった。ここで、予備電離形態とは
、主放電が開始されるまでの、予備電離電子量と、その
経時変化である。主放電が開始されるＫは、予備電離に
よって発生した電子を核として、外部電界によって電子
増倍を起こし、電子付着や再結合等で失なわれる電子を
補ｌう必要がある。この放電開始過程において、予備電
離電子量とその経時変化は大きな影響力を何する。主電
極に電圧印加が開始されると同時に、一定の割合で予備
電離が行なわれる場合は、電圧の立ち上がり速度に応じ
て初期７）１ら電子増倍が行なわれるため、比較的低い
電圧で主放電が開始され、レーザ出力の高出力化、高効
率化は達成できない。逆に、主電極への電圧印部が開始
されてから、一定の期間を経た後に、予備電離が開始さ
れる場合は、予（ＪｔＭ電離電子が増倍されて主放電が
形成されるまで、一定の時間を必要とするため、その間
にピーキングコンデンサーの充電電圧を増加させること
ができる。これによシ、レーザの高出力化、高効率化が
実現できることがわかった。
、１つにに均一な予備型１１ｉ！を行ない、均一な励起
放電？実現することであシ、いま１つは、主放電の放電
開始電圧を増加させ、主放電が始まるまでに、少しでも
多くのエネルギーをピーキングコンデンサーに蓄えるこ
とである。前者の条件は、紫外光による均−予備電離に
より、ある程度達成されている。他方、放電開始電ＩＩ
Ｅは、一般に考えられているＶ−デのガス種、ガス圧力
、主電極のギャップ長の他に、主電極に印加される電圧
の立ち上がりの速さ、予備電離形態に左右されることが
天険によシ明らかとなった。ここで、予備電離形態とは
、主放電が開始されるまでの、予備電離電子量と、その
経時変化である。主放電が開始されるＫは、予備電離に
よって発生した電子を核として、外部電界によって電子
増倍を起こし、電子付着や再結合等で失なわれる電子を
補ｌう必要がある。この放電開始過程において、予備電
離電子量とその経時変化は大きな影響力を何する。主電
極に電圧印加が開始されると同時に、一定の割合で予備
電離が行なわれる場合は、電圧の立ち上がり速度に応じ
て初期７）１ら電子増倍が行なわれるため、比較的低い
電圧で主放電が開始され、レーザ出力の高出力化、高効
率化は達成できない。逆に、主電極への電圧印部が開始
されてから、一定の期間を経た後に、予備電離が開始さ
れる場合は、予（ＪｔＭ電離電子が増倍されて主放電が
形成されるまで、一定の時間を必要とするため、その間
にピーキングコンデンサーの充電電圧を増加させること
ができる。これによシ、レーザの高出力化、高効率化が
実現できることがわかった。
ところが、従来の自動予備電離方式では、ピーキングコ
ンデンサーの充電と共に、予備電離放電が開始され、放
電励起部に予備電離電子が供給されるため、主放電の放
電開始電圧が低くなり、レーザの高出力化、高効率化が
達成できないという問題点があった。また、充′亀回路
とピーキングコンデンサーによυ予備電離量が決まり、
予備電離の最適化に関する制御性がないことも問題であ
った。
ンデンサーの充電と共に、予備電離放電が開始され、放
電励起部に予備電離電子が供給されるため、主放電の放
電開始電圧が低くなり、レーザの高出力化、高効率化が
達成できないという問題点があった。また、充′亀回路
とピーキングコンデンサーによυ予備電離量が決まり、
予備電離の最適化に関する制御性がないことも問題であ
った。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、高出力で、高効率なレーザ発振器を得ること
を目的としている。
たもので、高出力で、高効率なレーザ発振器を得ること
を目的としている。
この発明に係るレーザ発振器は、コンデンサの充電回路
に挿入された予備電離電極対に並列に、スイッチング機
能２有する、充電電流バイパス回路を挿入したものであ
る。
に挿入された予備電離電極対に並列に、スイッチング機
能２有する、充電電流バイパス回路を挿入したものであ
る。
この発明における、充電電流バイパス回路は、ピーキン
グコンデンサーの充電開始時において、その充電電流を
流し、予備電離放電を止めておく。そしてピーキングコ
ンデンサーにある程度の充電が行なわれた後、予備電離
放電が始めて行なわれるような作用をする。すなわち、
予備電離放電に対して遅延をかける機能を有する。
グコンデンサーの充電開始時において、その充電電流を
流し、予備電離放電を止めておく。そしてピーキングコ
ンデンサーにある程度の充電が行なわれた後、予備電離
放電が始めて行なわれるような作用をする。すなわち、
予備電離放電に対して遅延をかける機能を有する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１３）は予備電離放電に遅延をかけるた
めの充電′電流バイパス回路であり、予＠を離型極対に
対して並列に挿入している。
図において、（１３）は予備電離放電に遅延をかけるた
めの充電′電流バイパス回路であり、予＠を離型極対に
対して並列に挿入している。
以下、この発明の動作について説明する。高圧電源（１
１）により駆動されたパルス充電回路（１２）は、パル
ス的にピーキングコンデンサー（３）全充電する。その
際、充電電流は充電電流バイパス回路θ３） を流れ、
予備型離放ｔ（６）は行なわれない。
１）により駆動されたパルス充電回路（１２）は、パル
ス的にピーキングコンデンサー（３）全充電する。その
際、充電電流は充電電流バイパス回路θ３） を流れ、
予備型離放ｔ（６）は行なわれない。
ピーキングコンデンサー（３）が所定の充電電圧に達す
るか、もしくハ、ピーキングコンデンサー（３）が充電
全開始してから一定の期間を経ると。
るか、もしくハ、ピーキングコンデンサー（３）が充電
全開始してから一定の期間を経ると。
予備電離放電１５）が開始され、放電励起部（７）の予
＠電離が開始される。この際、電流バイパス回路θ３）
ｆ′ｉ、予備ｉｉ＊放電１６）全遅らせるための遅延回
路として作用する。このようにピーキングコンデンサー
（３１の充電過程において予＠電離が開始されると、予
備電ｆ１１電子？核とした主放電の形成までに時間を必
要とするため、その間に充電電圧が上昇し、放￥Ｉｔ開
始電圧が増加する。ピーキングコンデンサー（３１への
充電電圧が増加すると、放電励起部（７）への投入エネ
ルギーが増加し、レーザの高出力化、高効率化が達成さ
れる。
＠電離が開始される。この際、電流バイパス回路θ３）
ｆ′ｉ、予備ｉｉ＊放電１６）全遅らせるための遅延回
路として作用する。このようにピーキングコンデンサー
（３１の充電過程において予＠電離が開始されると、予
備電ｆ１１電子？核とした主放電の形成までに時間を必
要とするため、その間に充電電圧が上昇し、放￥Ｉｔ開
始電圧が増加する。ピーキングコンデンサー（３１への
充電電圧が増加すると、放電励起部（７）への投入エネ
ルギーが増加し、レーザの高出力化、高効率化が達成さ
れる。
第２図に電流バイパス回路圓の一例として、ピーキング
コンデンサー（３）のｎ倍（ｎ≧１）の容量を何する、
源流バイパスコンデンサーα４１’に接続した例を示す
。この場合、パルス充電回路す渇は、その充電開始時に
おいて、ピーキングコンデンサ（３）と電流バイパスコ
ンデンサーα菊が直列に接続された回路を充電する。電
流バイパスコンデンサー０４の充電電圧が予備電離放電
（６）の放電開始電圧に達すると、予備電離放電＋５１
が開始され、ピーキングコンデンサー（３）の充電電流
は、予備電離電極対（４ａ）、（４ｂ）の側に流れ始め
る。
コンデンサー（３）のｎ倍（ｎ≧１）の容量を何する、
源流バイパスコンデンサーα４１’に接続した例を示す
。この場合、パルス充電回路す渇は、その充電開始時に
おいて、ピーキングコンデンサ（３）と電流バイパスコ
ンデンサーα菊が直列に接続された回路を充電する。電
流バイパスコンデンサー０４の充電電圧が予備電離放電
（６）の放電開始電圧に達すると、予備電離放電＋５１
が開始され、ピーキングコンデンサー（３）の充電電流
は、予備電離電極対（４ａ）、（４ｂ）の側に流れ始め
る。
予備電離放電（５）が開始される時には、その放電開始
電圧のｎ倍に相当する充電電圧がすてにピーキングコン
デンサー＋３１の両端に充電されていることになり、第
１の主電極ｉｌ＋と第２の主電極（２）間の放電開始電
圧は、予備電離放電（５）が開始されるまでの遅れに応
じて増加し、高出力、高効率発振が実現できる。予備電
離放電（５）が開始されるまでに、電流バイパスコンデ
ンサー〇４に蓄えられた電荷は、予備型離放［ｔ５１に
おいて消費されるが、必要以上にｎｉ大きくすると、予
備電離放電（５）で消費されるエネルギーが大となり、
逆に効率を減少させる。予備電離電極対（５）のギャッ
プ長にもよるが、ｎｗｌ、０〜８．０に設定するのが適
当である。
電圧のｎ倍に相当する充電電圧がすてにピーキングコン
デンサー＋３１の両端に充電されていることになり、第
１の主電極ｉｌ＋と第２の主電極（２）間の放電開始電
圧は、予備電離放電（５）が開始されるまでの遅れに応
じて増加し、高出力、高効率発振が実現できる。予備電
離放電（５）が開始されるまでに、電流バイパスコンデ
ンサー〇４に蓄えられた電荷は、予備型離放［ｔ５１に
おいて消費されるが、必要以上にｎｉ大きくすると、予
備電離放電（５）で消費されるエネルギーが大となり、
逆に効率を減少させる。予備電離電極対（５）のギャッ
プ長にもよるが、ｎｗｌ、０〜８．０に設定するのが適
当である。
第８図に、第１図の場合とは回路的に異なった位置に、
予備電離電極対（４ａ）、（４ｂ）が挿入されている場
合において、本発明が適用された例を示す。ここにおｈ
て、パルス充電回路θ匂がピーキングコンデンサー（３
）を充電する過程において、その充電回路の一部をなす
予備電離電極対（４ａ） 、 （４ｂ）の間で、予備型
離放！（５１が行なわれるのは、先の場合と同じである
。しかしながら、この回路では、ピーキングコンデンサ
ー＋３１が電荷の放出を行ない、励起放電を起こす過程
においては、予備電離電極対（４ａ）、（４ｂ） ｎそ
の放電回路の一部となっていない。このような回路構成
において、本発明を機用しても、上記実施例と同様の効
果を奏する。
予備電離電極対（４ａ）、（４ｂ）が挿入されている場
合において、本発明が適用された例を示す。ここにおｈ
て、パルス充電回路θ匂がピーキングコンデンサー（３
）を充電する過程において、その充電回路の一部をなす
予備電離電極対（４ａ） 、 （４ｂ）の間で、予備型
離放！（５１が行なわれるのは、先の場合と同じである
。しかしながら、この回路では、ピーキングコンデンサ
ー＋３１が電荷の放出を行ない、励起放電を起こす過程
においては、予備電離電極対（４ａ）、（４ｂ） ｎそ
の放電回路の一部となっていない。このような回路構成
において、本発明を機用しても、上記実施例と同様の効
果を奏する。
また、第１図、第３図の例では、ピーキングコンデンサ
ー（３１、充電電流バイパス回路０３）に、レーザ筐体
（１０）の内側に設置されているが、これらは本発明を
限定するものではなく、その一方、もしくは両方が、レ
ーザ筐体外側に設置されている場合においても、同様の
効果を奏することはいうまでもない。
ー（３１、充電電流バイパス回路０３）に、レーザ筐体
（１０）の内側に設置されているが、これらは本発明を
限定するものではなく、その一方、もしくは両方が、レ
ーザ筐体外側に設置されている場合においても、同様の
効果を奏することはいうまでもない。
以上のように、この発明によれば、主放電を行なうため
のコンデンサーの充電回路に挿入された予備電着電極対
に対して並列に充電電流バイパス回路を設け、予備電離
放電が開始されるまでに遅延がかかるように構成したの
で、高出力で高効率なパルスレーザ発振器が得られる効
果がある。
のコンデンサーの充電回路に挿入された予備電着電極対
に対して並列に充電電流バイパス回路を設け、予備電離
放電が開始されるまでに遅延がかかるように構成したの
で、高出力で高効率なパルスレーザ発振器が得られる効
果がある。
第１図はこの発明の一実施例による／４ルスレーザ発振
器を示す縦断面図、第２図μこの発明の池の実施例？示
す放邂励起部周辺の縦断面図、第３図はこの発明の他の
実施例によるパルスレーザ発振器を示す縦断面図、第４
図は従来のパルスレーザ発振器を示す縦断面図である。 図において、＋ｔ＋Ｈ第１の主電極、（２）は第２の主
電極、（３１はピーキングコンデンサー、（４ａ）。 （４ｂ）は予備電離電極対、（））は放電励起部、（９
）はレーザガス、σ匂はパルス充電回路、α３）は充電
電流バイ）４ス回ｂＢ 、Ｑ４） ｔｒｉ’ｔ Ｋ バ
イパスコンデンサーである。 なお、図中、同一符号に同一、又は相当部分を示す。
器を示す縦断面図、第２図μこの発明の池の実施例？示
す放邂励起部周辺の縦断面図、第３図はこの発明の他の
実施例によるパルスレーザ発振器を示す縦断面図、第４
図は従来のパルスレーザ発振器を示す縦断面図である。 図において、＋ｔ＋Ｈ第１の主電極、（２）は第２の主
電極、（３１はピーキングコンデンサー、（４ａ）。 （４ｂ）は予備電離電極対、（））は放電励起部、（９
）はレーザガス、σ匂はパルス充電回路、α３）は充電
電流バイ）４ス回ｂＢ 、Ｑ４） ｔｒｉ’ｔ Ｋ バ
イパスコンデンサーである。 なお、図中、同一符号に同一、又は相当部分を示す。
Claims (4)
- （１）レーザガス中で相対向する第１の主電極、および
第２の主電極と、上記主電極間に並列に接続されたコン
デンサーと、上記コンデンサーの充電回路中に挿入され
た予備電離電極対とを備えているレーザ発振器において
、上記予備電離電極対に対して並列に接続され、少なく
とも上記コンデンサーの充電開始時、その充電電流をバ
イパスし、上記予備電離電極対の間で行なわれる放電を
ある期間遅延する充電電流バイパス回路を備えたことを
特徴とするレーザ発振器。 - （２）上記コンデンサーの充電をパルス的に行なうこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ発振器
。 - （３）上記充電電流バイパス回路は、その容量が、コン
デンサーと等しいか、もしくは大きい電流バイパスコン
デンサーにより構成されることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載のレーザ発振器。 - （４）コンデンサーに対する電流バイパスコンデンサー
の容量比が１．０〜３．０であることを特徴とする、特
許請求の範囲第３項記載のレーザ発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17261085A JPS6232675A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | レ−ザ発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17261085A JPS6232675A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | レ−ザ発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232675A true JPS6232675A (ja) | 1987-02-12 |
Family
ID=15945061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17261085A Pending JPS6232675A (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | レ−ザ発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6232675A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6482581A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Oputo Chem Kk | Delay ionization type gas laser exciting system and gas laser equipment |
-
1985
- 1985-08-05 JP JP17261085A patent/JPS6232675A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6482581A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-28 | Oputo Chem Kk | Delay ionization type gas laser exciting system and gas laser equipment |
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