JPS6317579A - エキシマレ−ザ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は少なくとも一対の主放電電極間で放電させるこ
とによりレーザ発振を得るエキシマレーザ装置に関し、
特に両電極間の電気力線を等分布化させるように改良し
たものである。

Ｂ、従来の技術 従来のエキシマレーザ装置の電極は第３図のように構成
されている。紙面と垂直方向（以下長手方向）には一対
の対向する主放電電極１，２が延在し１両主放電電極１
，２には、端子３，４を介して図示しない高電圧制御回
路から所定周期で高電圧が印加される。一方の主放電電
極２の基部両側には、長手方向に複数個のピーキングキ
ャパシタ５および６の列が設けられ、このピーキングキ
ャパシタ５，６の一方の電極が接地され、他方の電極が
数−の間隙をおいて配置された予備電離電極７，８およ
び９，１０のスパークギャップＧを介して端子３と接続
されている。

端子３，４に高電圧が印加されると、スパークギャップ
Ｇで火花放電が生じ、これによりピーキングキャパシタ
５．６が充電される。火花放電により紫外線が発生し主
放電電極１，２間のレーザガスを予備的に電離して電子
密度を高める。この結果、主放電電極間のレーザガスイ
ンピーダンスが低下するので、ピーキングキャパシタ５
，６の充電電圧がレーザガスのブレークダウン電圧まで
達すると、ピーキングキャパシタ５，６の電荷は、主放
電電極１，２間で放電し、レーザガスが励起されてレー
ザ発振に至る。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 上述したエキシマレーザ装置で得られるレーザビームの
断面パターンを大きくし、かつ空間的に均一にするため
には、 ■　紫外線予備電離によって、主放電電極１゜２間にあ
るレーザガスを均一に電離すること。

■　主放電電極１，２間の電界を均一にすること。

が要求される。

しかし、予備電離電極７〜１０のスパークギャップＧで
生じる火花放電は、本来、不安定な放電であり１発生す
る紫外線量が一′定せずレーザガスの均一な電離が困難
である。また、均一電界を得るためには、主放電電極の
幅と厚みを大きくする必要があり、理想的には第４図に
破線で示すように、主放電電極１，２の放電面を大きな
曲率としなくてはならない、しかし、実際上は、装置を
小形化するために実線の如く両端部を比較的小さな曲率
で丸めている。このため、所望の均一性を有する電界が
得られない。更に、主放電領域の近傍に配置した予備電
離電極７〜１０は、主放電電極１，２の形状で決まる電
界分布を乱す原因となっている。

このように、従来のエキシマレーザ装置では、広い領域
にわたって均一な放電を起こさせることが難しかったの
で、得られるレーザビーム断面形状は小さくかつ空間的
均一性が劣るという欠点を持っていた。

本発明の目的は、主放電電極間での電気力線の分布を等
間隔に、かつ、ポテンシャル面も等間隔にして上記問題
を解決したエキシマレーザ装置を提供することにある。

Ｄ１問題点を解決するための手段 上記問題は、一対の主放電電極間１，２の電界方向に略
直交する面内に格子状電極１３を配設することにより解
決される。

８１作用 放電時に格子状電極１３の面内に等ポテンシャル面が形
成され、電気力線とポテンシャル面とが略直交し、均一
な電界が得られる。

Ｆ、実施例 第１図は本発明の一実施例を示し、第３図と同様な箇所
には同一の符号を付して以下説明する。

この実施例では、一対の主放電電極１，２の双方にピー
キングキャパシタが取付けられている。

すなわち、主放電電極２の基部両側に第３図と同様にピ
ーキングキャパシタ５，６の列が設けられ。

主放電電極１の基部両側にも同様にピーキングキャパシ
タ１１．１２の列が設けられている。図示した４つのピ
ーキングキャパシタの容量は同一である。そして、端子
３，４間にピーキングキャパシタ１１と５が予備電離電
極７，８を介して直列に、またピーキングキャパシタ６
と１２がそれぞれ予備電離電極９．ＩＯを介して直列に
接続されている。ここで、予備電離電極７，８間のスパ
ークギャップＧ１と、予備電離電極９，１０間のスパー
クギャップＧ２とは図示の如く主放電電極１，２間の中
心Ｘに対して点対象位置に配置される。更に、中心Ｘを
通り電界方向と平行な面内に格子状電極１３が配置され
、その両端部が抵抗１４．１５を介して予備電離電極７
と予備電離電極１０とに接続されている。

このエキシマレーザ装置の動作を説明する。

端子３，４に高電圧を印加すると数Ｉの隙間をもつスパ
ークギャップＧｌ、Ｇ２で火花放電が発生し、端子３，
４間に電流が流れピーキングキャパシタ５．６．１１．
１２が充電される。この時、火花放電によって生じた紫
外線は主放電電極１，２間にあるレーザガスを予備的に
電離し、ガスインピーダンスを低下させる。ピーキング
キャパシタ５．６および１１，１２の充電電圧の各相が
レーザガスのブレークダウン電圧に達すると、各ピーキ
ングキャパシタの電荷は、主放電電極１，２間で放電す
る。この主放電によってレーザガスが励起され、レーザ
発振に至る。なお、紙面垂直方向に対向させた１組のレ
ーザミラ一対は省略している。

今、ピーキングキャパシタ５と６および１１と１２の電
気容量を等しく設定し、かつ、格子状電極１３を両生放
電電極１，２と等距離の面内に設けているから、格子状
電極１３は常に主放電電極１，２の間の電位差の１７２
の電位を保ち、等ポテンシャル面が格子状電極１３の位
置する平面内、すなわち、電界方向と直交する面内に形
成される。従って、ポテンシャル面の歪み、電気力線の
歪みが修正され、ポテンシャル面と電気力線とが概ね直
交し、 ■　スパークギャップＧｌ、Ｇ２での不均一な火花放電
に起因して紫外線予備電離の密度が空間的にばらつき、
電界が不均一となる問題、および、 ■　主放電電極１，２の両端部の丸味の影響により主放
電電極１，２間での均一電界が狭い範囲でしか得られな
いという問題が解決される。

また、この実施例では、第１図に示した各要素が主放電
電極１，２間の中心Ｘに対して対象に配置されているの
で、第３図のように主放電電極１゜２の周囲要素が非対
象に配置された場合に比べて、より一層、均一な電界が
得られる。

従来のエキシマレーザ装置により得られるレーザビーム
断面の強度分布を第２図（ａ）　、　（ｂ）に示し、第
１図に示した実施例のエキシマレーザ装置により得られ
るレーザビーム断面の強度分布を第２図（Ｃ）　、　（
ｄ）に示す。各図においてＸ軸は主放電電極１，２と平
行な方向、Ｙ軸は主放電電極１，２と垂直な方向を示し
、縦軸Ｉはレーザの光強度を示す。（ｃ）に示すように
、本実施例では、Ｘ軸方向の強度分布が従来の（ａ）に
示す強度分布に比べて台形状を呈し、Ｙ軸方向の強度分
布に近くなり、従って、より広い断面積のレーザビーム
が得られることがわかる。

なお、第１図に示した実施例において、抵抗１４゜１５
を挿入することにより、レーザ放電の際、格子状電極１
３を経由して電流が予備電離電極７〜１０を流れること
はないので、投入した電気エネルギーが効果的にレーザ
発振に必要な放電として費やされる。

また、格子状電極１３の厚みを充分に小さくすれば、レ
ーザ出力の断面強度分布中に現れる格子状電極１３の影
の部分を無視し得るものである。更に。

格子の線の太さを隙間に対して小さくすれば、主放電電
極１，２間に生ずるグロー放電を妨害することもない。

なお、格子状電極１３を、電界方向と略直交する方向で
あればいずれかの主放電電極１，２に近づけて配設して
も上述したと同様の効果が得られる。

また、格子状電極１３を予備電離電極７〜１０と接続せ
ず単に主放電電極１，２間に設置するだけでもよい。

Ｇ１発明の効果 本発明によれば、格子状電極を設けることにより、均一
電界を主放電領域に形成できるので、主放電電極と平行
方向にも幅広いビーム断面強度分布を持ち空間的均一性
のよいレーザが得られる。

この結果、得られたレーザ光を所望の形に処理する光学
系の設計が容易になるばかりでなく、放電ガス体積が増
えることから、レーザ発振効率が高くなりレーザガスお
よび装置の寿命が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す構成図、第２図（ａ）
〜（ｄ）はレーザビームの従来装置および実施例装置に
おけるそれぞれ断面強度分布図、第３図は従来のエキシ
マレーザ装置の一例を示す構成図、第４図は主放電電極
の断面形状を説明する図である。 １．２：主放電電極 ５、６．１１．１２：ピーキングキャパシタ７〜１０：
予備電離電極 １３：格子状電極 １４．１５：抵抗 Ｇｌ、Ｇ２ニスパークギャップ 特許出願人　　日本光学工業株式会社 代理人弁理士　　　永　井　冬　紀 第１図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　（１０）第２
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも一対の主放電電極間のレーザガスを放電励起
   してレーザ発振を得るエキシマレーザ装置において、 一対の主放電電極間の電界方向に略直交する面内に格子
   状電極を配設したことを特徴とするエキシマレーザ装置
   。