JPS6364065B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、横方向励起型パルスレーザ発振器
の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来この種のものとして代表的な横方
向励起型パルスレーザで、特にエキシマレーザ
（例えばArF、KrF、XeF、XeCl）、窒素レーザ
等で良く使われる装置の一例を示す縦断面図、第
６図は第５図を−線より見た横断面図であ
る。図において、１は第１の主電極、すなわちこ
の例では陰極、２は陰極１の背面に設置され、陰
極１の基板とレーザ筐体の一部を兼ねる絶縁性電
極基板、３は陰極１と対向する第２の主電極、す
なわちこの例では陽極、４は導電性の電極基板、
５ａは陰極１の近くに配置され、絶縁性電極基板
２に一端が埋設された第１の予備電離電極、５ｂ
は陽極３と電気的に接続され、第１の予備電離電
極５ａと対向する第２の予備電離電極、７は絶縁
性電極基板２を介して陰極１と反対側に設置さ
れ、主電極１，３に並列接続されたピーキングコ
ンデンサー、６は陰極１とコンデンサー３を接続
する主放電回路導電板、８は主放電によつてレー
ザが励起される放電励起部、９は放電励起部８を
主放電に先立つて予備電離する紫外光、１０は紫
外光９を発生する予備電離ギヤツプ、１１はレー
ザ発振光軸、１２はレーザガス流を示す矢印、１
３はレーザガスを冷却する熱交換器、１４はレー
ザガスを循環するブロワー、１５はレーザガスの
循環系を構成するガスダクト、１６はレーザガス
を封入するレーザ筐体、１７はピーキングコンデ
ンサー７にパルス充電するメインコンデンサー、
１８はメインコンデンサー１７を充電する電圧電
源、１９はメインコンデンサー１７の充電路を形
成する充電用インダクタンス、２０はレーザをス
イツチングするスイツチング素子（例えばギヤツ
プスイツチ、サイラトロン、半導体素子等）、２
１はスイツチング素子２０に流れるピーク電流を
制限し、かつピーキングコンデンサー７に対して
均等に電荷を充電するインダクタンス、２２は全
反射鏡、２３は部分反射鏡、２４はレーザ光を示
す矢印である。

次に動作について説明する。

一例としてKrFレーザの場合について説明す
る。レーザ筐体１６に封入され、ガスダクト１
５、ブロワー１４、熱交換器１３からなるガス循
環系により、冷却されたKrとF₂とHe（またはAr
かNe）からなるレーザガス１２が、陰極１と陽
極３の間に矢印１２の方向から流し込まれる。電
圧電源１８により、メインコンデンサー１７が所
定の電圧で充電される。スイツチング素子２０が
ONされると、メインコンデンサー１７に蓄えら
れた電荷が、インダクタンス２１、予備電離電極
５ａ，５ｂ、予備電離ギヤツプ１０、電極基板４
を通じてピーキングコンデンサー７をパルス充電
する。その際、予備電離ギヤツプ１０はアーク放
電で接続され、紫外光９を発生する。これによ
り、陰極１の近傍、ならびに放電励起部８の全域
にわたり、レーザガス１２が弱電離状態（電子密
度ηe＝10⁶〜10⁸個／cm³）となる。ピーキングコン
デンサー７の充電により、陰極１と陽極３の間の
電圧が放電開始電圧に達すると、ピーキングコン
デンサー７に蓄えられた電荷は、予備電離ギヤツ
プ１０、予備電離電極５ａ，５ｂを通じて一気に
陰極１、陽極３間に流れ、放電励起部８にパルス
放電が形成される。これは、あらかじめ放電励起
部８が紫外光９によつて均一な予備電離状態にさ
れているため、均一なグロー放電となる。

この放電により形成された放電励起部８では励
起状態のKrF^*が生成され、反転分布が形成され
る。放電励起部８を挾み対向配置した全反射鏡２
２と部分反射鏡２３から成る光共振器により、レ
ーザ発振が生じ、部分反射鏡２３からレーザビー
ム２４が出射する。

ところで、上記の構成では、光軸１１方向にお
ける主放電の均一性を確保する意味から、多数あ
る予備電離電極５ａ，５ｂに均等に電流を流すこ
とが重要となる。これは、個々の予備電離電極５
ａ，５ｂに、独立したピーキングコンデンサー７
を接続することにより、その容量性バラスト効果
を利用して容易に達成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ピーキングコンデンサー７がレ
ーザガス雰囲気外に配置された場合は、個々の第
１の予備電離電極５ａに対してレーザガスのシー
ルを行なわねばならない。このことは装置製作上
の複雑さを増し、また、シール個所が第１の予備
電離電極５ａの数だけ存在するので、装置の長期
的使用に対してレーザガスのシール性を維持する
のが困難であるという問題点があつた。また、ピ
ーキングコンデンサー７の大きさ、形状により、
予備電離電極５ａ，５ｂをレーザ光軸１１の方向
に並べられるピッチが決つてしまい、レーザの光
軸１１方向における予備電離の最適化を行なうの
が困難となり、逆に、予備電離電極５ａ，５ｂの
レーザ光軸１１方向におけるピツチから、ピーキ
ングコンデンサー７の大きさ、形状、個数に制限
を受け、レーザ励起の面から最適な容量を選択で
きないという問題点があつた。

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、シール性を向上させると共に
高出力で、なおかつ高効率のパルスレーザ発振器
を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るパルスレーザ発振器は、レーザ
ガス中に対向して配設された第１および第２の主
電極と、第１の主電極の背面に存在する絶縁性電
極基板と、第１の主電極に沿つて上記絶縁性電極
基板に設けられた貫通孔と、この貫通孔を封止す
るように上記絶縁性電極基板に固定した導電体
と、この導電体に立設する複数個の第１の予備電
離電極と、第２の主電極と電気的に接続され、第
１の予備電離電極と対向する複数個の第２の予備
電離電極と、上記絶縁性電極基板を介して第１の
主電極と反対側に設置され、一端を第１の主電極
に、他端を上記導電体に接続するコンデンサーと
を備えたものである。

〔作用〕

この発明における導電体は、レーザガスのシー
ルを容易にし、さらにレーザ光軸方向における予
備電離電極のピツチの最適化およびコンデンサー
の容量の最適化を可能にする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図はこの発明の一実施例を示す縦断面
図、第２図は第１図を−線より見た横断面
図、第３図は第２図を−線より見た平面図で
ある。図において、２５は第１の電極１に沿つて
絶縁性電極基板２に設けられた貫通孔を封止する
ように絶縁性電極基板２に固定した導電体であ
る。第１の予備電離電極５ａはこの導電体２５に
立設され、導電体２５およびコンデンサー７を介
して第１の電極１と電気的に接続されている。他
の回路系は第５図に示す従来のものと同一であ
る。

上記実施例において、ピーキングコンデンサー
７にパルス充電された電荷は、予備電離ギヤツプ
１０、予備電離電極５ａ，５ｂ、導電体２５およ
び導電板６を通じて一気に主電極１，３間に流
れ、放電励起部８にパルス放電が形成される。

ここで、第１の予備電離電極５ａの一端はすべ
て導電体２５に接続されているため、これらの予
備電離電極５ａは電位的には一体となつており、
従来例に見られるような容量性のバラスト効果は
期待できない。したがつて、各予備電離電極５
ａ，５ｂに流れる電流が不均一となり、各予備電
離電極５ａ，５ｂ間の放電は、レーザ光軸１１方
向に不均一になることが心配されるが、予備電離
ギヤツプ１０の間隔のばらつきをある範囲内に収
めれば、多少放電に不均一性が起こるものの、レ
ーザ出力の面からは支障が無いことが判明した。
特に、予備電離ギヤツプ１０の間隔のばらつきの
範囲を５％以内に収めれば、放電電流はほぼ均一
となり、各予備電離電極５ａに独立してピーキン
グコンデンサー７を接続した場合と実用上変わら
ない。

また、導電体２５がレーザガスシールのための
フランジを兼ねており、従来例に比べてシールす
る個所が非常に減少したため、レーザガスリーク
に対する防御性はかなり向上している。

また、共通の導電体２５に複数個の第１の予備
電離電極５ａを例えば螺合により接続しているの
で、レーザ光軸１１の方向における上記予備電離
電極５ａのピツチを任意に設定でき、最適な予備
電離が可能となる。これにより、レーザ励起放電
の均質化がなされ、高出力で高効率なパルスレー
ザ発振器を実現できる。

同様に、各ピーキングコンデンサー７の一端も
共通の導電体２５に例えば螺合などにより接続し
ているので、ピーキングコンデンサー７の形状、
大きさ、個数に、予備電離電極５ａのピツチによ
る制限を受けない。したがつて、その容量の選択
にはかなりの自由度が与えられ、その結果、レー
ザ励起の面からの容量最適化が可能となり、この
こともレーザーの高出力化および高効率化に寄与
する。

なお、上記実施例では導電体２５に接続される
予備電離電極５ａとコンデンサー７の数が一致す
る場合を示したが、第４図に示すように、予備電
離電極５ａより少数のコンデンサー７が接続され
た場合にも上記実施例と同様の効果が得られる。
また、逆に予備電離電極５ａより多数のコンデン
サー７が接続されてもよい。

また、第１の主電極１の長手方向の距離が長い
場合などには、第１の主電極１に沿つて絶縁性電
極基板２に設ける貫通孔および導電体２５を長手
方向に複数個に分割してもよい。

さらに、上記実施例ではレーザガスの循環が行
なわれている場合について説明したが、この発明
をレーザガスが循環しない装置に適用しても上記
実施例と同様の効果が得られる。

最後に、上記実施例ではこの発明をエキシマレ
ーザに適用した場合について説明したが、この発
明をF₂、N₂、HF、CO₂など他の気体パルスレー
ザに適用しても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、レーザガス
中に対向して配設された第１および第２の主電極
と、第１の主電極の背面に存在する絶縁性電極基
板と、第１の主電極に沿つて上記絶縁性電極基板
に設けられた貫通孔と、この貫通孔を封止するよ
うに上記絶縁性電極基板に固定した導電体と、こ
の導電体に立設する複数個の第１の予備電離電極
と、第２の主電極と電気的に接続され、第１の予
備電離電極と対向する複数個の第２の予備電離電
極と、上記絶縁性電極基板を介して第１の主電極
と反対側に設置され、一端を第１の主電極に、他
端を上記導電体に接続するコンデンサーとを備え
たので、シール性が向上すると共に高出力で高効
率のパルスレーザ発振器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の要部を示す縦断
面図、第２図は第１図の−線横断面図、第３
図は第２図を−線より見た平面図、第４図は
この発明の他の実施例の要部を示す横断面図、第
５図は従来のパルスレーザ発振器を示す縦断面
図、第６図は第５図の−線横断面図である。 図において、１は第１の主電極、２は絶縁性電
極基板、３は第２の主電極、５ａ，５ｂは第１お
よび第２の予備電離電極、７はピーキングコンデ
ンサー、２５は導電体である。なお、各図中、同
一符号は同一または相当部分を示すものとする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザガス中に対向して配設された第１およ
   び第２の主電極と、第１の主電極の背面に存在す
   る絶縁性電極基板と、第１の主電極に沿つて上記
   絶縁性電極基板に設けられた貫通孔と、この貫通
   孔を封止するように上記絶縁性電極基板に固定し
   た導電体と、この導電体に立設する複数個の第１
   の予備電離電極と、第２の主電極と電気的に接続
   され、第１の予備電離電極と対向する複数個の第
   ２の予備電離電極と、上記絶縁性電極基板を介し
   て第１の主電極と反対側に設置され、一端を第１
   の主電極に、他端を上記導電体に接続するコンデ
   ンサーとを備えたパルスレーザ発振器。 ２ 導電体には、複数個の第１の予備電離電極
   と、第１の予備電離電極と同数のコンデンサーが
   接続されている特許請求の範囲第１項記載のパル
   スレーザ発振器。 ３ 導電体には複数個の第１の予備電離電極と、
   第１の予備電離電極より少数のコンデンサーが接
   続されている特許請求の範囲第１項記載のパルス
   レーザ発振器。